Pulvérisation d'insecticide pour tuer les moustiques: Les moustiques sont les vecteurs de nombreuses maladies dévastatrices telles que le paludisme. Sukjanya / Shutterstock.com
Filets de lit. Insecticides. Insectes stériles et génétiquement modifiés. Maintenant, les scientifiques ajoutent un champignon toxique génétiquement modifié à l'arsenal d'armes pour éliminer les moustiques porteurs du parasite du paludisme.
Bien que les insecticides et les moustiquaires de lit, de loin les deux stratégies les plus couramment utilisées, ont effectivement permis de réduire le nombre d'infections et de décès, le fardeau mondial du paludisme n'a pas diminué au cours des dernières années. Dans 2017, 219 millions de personnes ont été infectés par le paludisme et on estime que 435,000 est décédé. C'est parce que les moustiques développent une résistance aux insecticides.
An Anophèle moustique prenant un repas de sang d'un hôte humain. C'est au cours de ces repas de sang que les moustiques transmettent le paludisme à l'homme. CDC
L’évolution rapide de la résistance est un thème récurrent dans notre course aux armements contre le paludisme transmetteur, ainsi que contre les parasites et les agents pathogènes en général. Heures supplémentaires, les organismes mutent et développent une résistance à tout nouveau médicament qui est utilisé pour les tuer. Pas étonnant que les humains finissent toujours du côté des perdants; c'est pourquoi une nouvelle arme est nécessaire. Et le dernier est un champignon tueur.
Combattre des tueurs avec des tueurs
En tant qu' biologiste de l'évolution étudiant les champignons, Je connais bien la capacité de ces organismes à causer des maladies dévastatrices dans divers plantes ainsi que le animaux, y compris les humains. Alors que de nombreux pathogènes fongiques infectent un large éventail d'hôtes, d'autres ne peuvent attaquer que quelques privilégiés.
Cette prise de conscience a conduit les scientifiques à une nouvelle stratégie de lutte contre le paludisme: infecter et tuer les moustiques vecteurs de maladies en utilisant des agents pathogènes fongiques qu'ils rencontrent dans la nature. Ce n'est pas la première fois que des champignons sont transformés en armes. En fait, c’est précisément la stratégie qui sous-tend le très efficace pesticide biologique, Muscle vert, qui tue les criquets et les sauterelles dans le monde entier.
Infecter les moustiques avec leurs agents pathogènes naturels - tels que les champignons pathogènes du genre Metarhizium - est une stratégie particulièrement attrayante car, contrairement aux agents pathogènes bactériens ou viraux, les champignons peuvent infecter les moustiques simplement en entrant en contact avec eux et ne doivent pas être ingérés. De plus, les champignons sont généralement plus respectueux de l'environnement que les insecticides chimiques traditionnels. Mais cette stratégie fonctionne-t-elle?
Il y a quinze ans, un essai sur le terrain dans la Tanzanie rurale a montré qu'il pourrait. En accrochant des draps de coton inoculés avec des champignons destructeurs d'insectes aux plafonds des maisons dans lesquelles les moustiques se reposent, un tiers des moustiques ont été infectés. Selon les modèles de transmission du paludisme, un tel taux d’infection pourrait réduire les cas de paludisme de 75%.
Mais Metarhizium les champignons, comme l'a montré l'essai sur le terrain en Tanzanie, ne sont pas toujours capables d’infecter leurs hôtes moustiques. Et, les infections fongiques prennent généralement plusieurs jours pour tuer les moustiques. En laboratoire, les champignons prennent en moyenne sept à neuf jours pour tuer les moustiques, en fonction de la dose. Brian Lovett, étudiant diplômé travaillant dans Le laboratoire de Ray St. Legeret Etienne Bilgo, boursier postdoctoral travaillant avec entomologiste Abdoulaye Diabatépensaient pouvoir infecter plus de moustiques et les tuer plus rapidement.
Comment? En utilisant des champignons génétiquement modifiés pour produire une toxine appelée «hybride», qui attaque spécifiquement le système nerveux des arthropodes, un groupe comprenant des insectes et leurs parents, comme les araignées et les crustacés. Des expériences précédentes en laboratoire sur 2017 par la même équipe avaient déjà montré que ces champignons GM ont tué les moustiques plus rapidement que les non modifiés.
La grande question était maintenant de savoir si cela fonctionnait dans la nature.
L’équipe MosquitoSphere est composée d’auteurs sur le papier et de volontaires locaux de Soumousso, au Burkina Faso. Rangée arrière (de gauche à droite): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Rangée du milieu: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo et Bamory Ouattara; Première rangée: Yaya Ouattara et Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA
Les champignons génétiquement modifiés tuent les moustiques plus rapidement et provoquent la chute des populations
Pour réduire les risques liés aux essais sur le terrain, Lovett et Bilgo ont testé leur champignon GM dans leMosquitoSphere, », Un grand terrain spécialement conçu pour les écrans et conçu pour correspondre parfaitement aux conditions extérieures à Soumousso, au Burkina Faso. En installant des huttes avec des draps en coton contenant des spores de toxines génétiquement modifiées Metarhizium Les champignons ainsi que ceux avec des champignons non modifiés comme contrôles, Lovett et Bilgo ont découvert que 70% à 80% des moustiques étaient infectés dans les deux types de huttes. Mais les moustiques dans les huttes avec les champignons GM sont décédés au bout de cinq jours en moyenne alors que les moustiques des huttes à champignons non modifiés sont morts au bout de neuf jours.
Les huttes de MosquitoSphere à Soumousso, au Burkina Faso, où ont eu lieu les expériences avec des champignons toxiques tueurs d’OGM. Brian Lovett
En examinant l’évolution de la population de moustiques au fil du temps, ils ont également découvert que Les champignons génétiquement modifiés ont infecté plusieurs générations de moustiques. Dans un enclos contenant des champignons génétiquement modifiés, une population initiale de moustiques 1,500 s'est effondrée pour ne former plus que 13 après un mois et demi.
Promesse et risques
En armant génétiquement un pathogène fongique déjà mortel d'une puissante toxine, les chercheurs ont pu réduire considérablement la population de «moustiques» sur le terrain dans une partie du monde où le paludisme est endémique et où les moustiques résistent aux insecticides chimiques.
Il est urgent de réduire la transmission du paludisme, en particulier en Afrique subsaharienne, où 92% des cas et 93% des décès se produire. Ensemble, la US Environmental Protection Agency de approbation de la toxine hybride sous le nom commercial Versitude, et l’approbation de l’utilisation de produits non modifiés Metarhizium comme "biopesticide" par plusieurs pays africains, pourrait ouvrir la voie au feu vert pour l’utilisation de produits génétiquement modifiés. Metarhizium champignons dans la lutte contre le paludisme.
D'un autre côté, la libération de champignons porteurs d'une toxine d'insecte mortelle suscite des inquiétudes quant aux dommages non intentionnels causés aux insectes «non ciblés». Metarhizium les champignons infectent seulement un petit nombre d'insectes et expériences où les insectes non cibles, tels que les abeilles domestiques, ont été infectés à la fois par le GM et les champignons non modifiés n’affectent pas la survie des abeilles. Même si le gène se retrouvait dans les champignons infectant les humains - un scénario hautement improbable - il n'aurait aucun effet sur nous car la toxine ne fonctionne que sur les insectes.
Restreindre la propagation du gène qui produit la toxine hybride chez des organismes autres que Metarhizium les champignons sont une autre préoccupation potentielle. Une mesure de sécurité pourrait être d'ajouter commutateurs génétiques qui réduisent la survie du champignon en dehors de l'environnement intérieur. Mais il existe aussi plusieurs caractéristiques inhérentes à Metarhizium les champignons - tels que leurs grandes spores non aéroportées et sensibles à la lumière ultraviolette - qui réduisent les risques de dispersion.
Bien que prometteuse, cette stratégie d’empoisonnement des moustiques par des champignons génétiquement modifiés n’est pas garantie. Les moustiques pourraient développer une résistance à cela. Mais avec des centaines de milliers de personnes mourant chaque année dans ce match mortel contre les agents pathogènes, la seule certitude est que, comme nos adversaires, nous devrons également continuer à faire évoluer nos stratégies.
A propos de l'auteur
Antonis Rokas, Chaire Cornelius Vanderbilt en sciences biologiques et professeur en sciences biologiques et en informatique biomédicale, L'Université Vanderbilt
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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