Les moustiques tuent plus de personnes chaque année que tout autre animal. En 2023, les insectes surempes de sang ont infecté 263 millions de personnes atteintes de paludisme, entraînant près de 600 000 décès, dont 80% étaient des enfants.
Les efforts récents pour bloquer la transmission du paludisme ont été bloqués parce que les moustiques ont adapté une résistance aux insecticides et les parasites des moustiques qui provoquent le paludisme sont devenus résistants aux médicaments. Ces revers ont été amplifiés par la pandémie Covid-19, qui a entravé les efforts antipaludiques en cours.
Maintenant, des chercheurs de l'Université de Californie San Diego, de l'Université Johns Hopkins, de l'UC Berkeley et de l'Université de São Paulo ont développé une nouvelle méthode qui empêche génétiquement les moustiques de transmettre le paludisme.
Les biologistes Zhiqian Li et Ethan Bier de UC San Diego, et Yuemei Dong et George Dimopoulos de l'Université Johns Hopkins, ont créé un système d'édition génétique basé sur CRISPR qui modifie une seule molécule au sein des moustiques, un changement de mine mais efficace qui arrête le processus de transmission du paludisme-parasite. Les moustiques génétiquement modifiés sont encore capables de mordre ceux qui souffrent de paludisme et d'acquérir des parasites de leur sang, mais les parasites ne peuvent plus se propager à d'autres personnes. Le nouveau système est conçu pour répandre génétiquement le trait de résistance au paludisme jusqu'à ce que des populations entières des insectes ne transfèrent plus les parasites pathogènes.
« Remplacer un seul acide aminé dans les moustiques par une autre variante naturelle qui les empêche d'être infectés par des parasites paludés – et la propagation de ce trait bénéfique dans toute une population de moustiques – est un changement de jeu », a déclaré Bier, professeur dans le département de biologie cellulaire et de développement de l'UC San Diego (School of Biological Sciences). « Il est difficile de croire que ce petit changement a un effet si dramatique. »
Le système nouvellement développé utilise des « ciseaux » CRISPR-CAS9 et un ARN guide pour faire une coupe génétique à un endroit précis dans le génome du moustique. Il remplace ensuite l'acide aminé indésirable qui transmet le paludisme par la version bénéfique qui ne le fait pas.
Le système cible un gène qui produit une protéine connue sous le nom de « FREP1 » qui aide les moustiques à se développer et à se nourrir de sang lorsqu'ils mordent. Le nouveau système change un acide aminé dans FREP1 connu sous le nom de L224 avec un alternative génétique, ou allèle, appelé Q224. Les parasites provoquant la maladie utilisent le L224 pour nager vers les glandes salivaires de l'insecte, où ils sont positionnés pour infecter une personne ou un animal.
Dimopoulos, professeur au Département de microbiologie et d'immunologie moléculaire et de l'Institut de recherche sur le paludisme Johns Hopkins (Bloomberg School of Public Health), et ses souches de laboratoire ont testé des souches de Anopheles Stephensi Moustiques, le principal vecteur de la transmission du paludisme en Asie. Ils ont constaté que l'interrupteur L224 à Q224 pouvait bloquer efficacement deux types différents de parasites paludés d'atteindre les glandes salivaires, empêchant ainsi l'infection.
La beauté de cette approche réside dans l'exploitation d'un allèle de gène moustique naturel. Avec un seul ajustement précis, nous l'avons transformé en un bouclier puissant qui bloque plusieurs espèces de parasites du paludisme et probablement à travers diverses espèces et populations de moustiques, ouvrant la voie à des stratégies adaptables et réelles pour contrôler cette maladie. «
George Dimopoulos, Université Johns Hopkins
Dans une gamme de tests de suivi, les chercheurs ont constaté que bien que le commutateur génétique ait perturbé les capacités d'infection du parasite, la croissance et la reproduction normales des moustiques sont restées inchangées. Les moustiques transportant la variante nouvellement insérée Q224 présentaient une forme physique similaire à celles avec l'acide aminé L224 d'origine, une réalisation clé puisque la protéine FREP1 joue un rôle important dans la biologie du moustique, qui est séparé de son rôle dans l'exploitation par les parasites du malares.
Semblable à un entraînement de gènes, les chercheurs ont créé une technique pour la progéniture des moustiques pour hériter génétiquement de l'allèle Q224 et l'écarter dans leurs populations, arrêtant la transmission des parasites du paludisme. Ce nouveau «entraînement allélique» suit un système comparable récemment conçu dans le laboratoire Bier qui inverse génétiquement la résistance aux insecticides dans les parasites des cultures.
« Dans cette étude antérieure, nous avons créé une élimination auto-éliminatrice qui convertit une population de mouches de fruits de la résistance aux insecticides à son état indigène sensible à l'insecticide. Ensuite, cette cassette génétique disparaît, ne laissant qu'une population d'insectes réévaluée », a déclaré Bier. « Un système de conduite fantôme similaire pourrait convertir les populations de moustiques en transportant la variante FREP1Q résistante aux parasites. »
Alors que les chercheurs ont démontré l'efficacité du commutateur L224 à Q224, ils ne saisissent pas encore complètement pourquoi Ce changement fonctionne si efficacement. Des recherches en cours sur la façon dont l'acide aminé Q224 bloque l'itinéraire de transit d'infection du parasite est en cours.
« Cette percée est le résultat du travail d'équipe et de l'innovation transparentes entre les institutions », a déclaré Dimopoulos. « Ensemble, nous avons exploité les propres outils génétiques de la nature pour transformer les moustiques en alliés contre le paludisme. »
