Lorsque les chercheurs en santé publique souhaitent savoir si des maladies telles que la COVID-19 ou la polio circulent dans une communauté, ils peuvent rechercher des preuves génétiques dans les eaux usées.
Entomologiste Dana Price se demande si le même principe pourrait être appliqué aux moustiques. La question a conduit à une expérience non conventionnelle.
« Ce que nous avons fait, familièrement, c’est construire des toilettes anti-moustiques », a déclaré Price, professeur agrégé au Centre de biologie des vecteurs, Département d’entomologie de l’École des sciences environnementales et biologiques et auteur principal d’une étude. étude publiée dans Spectre de microbiologie.
L’appareil, a déclaré Price, est d’une simplicité trompeuse : un entonnoir imprimé en 3D recouvert d’un matériau superhydrophobe (hydrofuge) qui fait perler le liquide et le faire glisser dans un tube de collecte.
Les minuscules traces de déchets de moustiques capturés ont révélé un monde caché.
En séquençant le matériel génétique dans les excréments de moustiques, Price a récupéré un génome complet du virus du Nil occidental, a trouvé la première preuve connue d’un virus de type Hedwige dans les Amériques et a détecté plusieurs virus qui pourraient être nouveaux pour la science. L’approche a également identifié les parasites et confirmé les espèces de moustiques qui ont déposé les gouttelettes de déchets.
Les résultats de l’étude suggèrent que les déchets de moustiques pourraient devenir un outil de surveillance puissant, permettant aux scientifiques de rechercher largement des agents pathogènes familiers ainsi que des menaces dont ils ignorent encore l’existence, a déclaré Price.
Si vous ne le cherchez pas, vous ne le trouverez pas. Mais que se passe-t-il si vous ne savez pas quoi chercher ? »
Dana Price, entomologiste
La surveillance des moustiques implique historiquement de collecter un grand nombre d’insectes, de les trier par espèces, de les regrouper en pools et de les broyer pour des tests en laboratoire.
Ce processus exigeant beaucoup de main-d’œuvre oblige les scientifiques à préserver soigneusement les insectes afin que leur matériel génétique ne se dégrade pas. Lors d’une épidémie, ces mesures peuvent retarder l’information nécessaire pour orienter les efforts de lutte contre les moustiques. Les tests conventionnels ciblent également des agents pathogènes spécifiques. Les chercheurs doivent donc savoir ce qu’ils recherchent.
Les moustiques excrètent de petites quantités de liquide contenant des traces génétiques de virus et d’autres organismes. Étant donné que les déchets contiennent beaucoup moins de tissus de moustiques, et donc moins d’ADN de moustique, qu’un insecte écrasé, les scientifiques ont estimé que le matériel viral pourrait être plus facile à trouver.
Les chercheurs ont collecté deux groupes de 50 moustiques Culex sauvages dans une cour du Nouveau-Brunswick, dans le New Jersey, en 2021 et 2022. Ils ont placé chaque groupe dans un récipient grillagé au-dessus de l’entonnoir et leur ont donné une solution sucrée. Les moustiques produisaient des gouttes de déchets qui glissaient dans un tube.
Les scientifiques ont utilisé le séquençage métagénomique par fusil de chasse – utilisé pour séquencer tout le matériel génétique présent dans un échantillon mixte. Les ordinateurs ont ensuite rassemblé les millions de fragments générés et les ont comparés aux séquences connues dans les bases de données scientifiques.
L’échantillon de 2022 contenait un génome complet et de haute qualité du virus du Nil occidental, qui peut provoquer de graves maladies neurologiques chez l’homme.
Les chercheurs ont identifié le virus comme appartenant à la variante génétique NY07 précédemment trouvée dans la région. De tels détails pourraient éventuellement aider les scientifiques à suivre la manière dont les variantes génétiques d’un virus émergent, se propagent et changent.
« Ce qui est ressorti est un génome viral entier », a déclaré Price. « Plutôt que des données positives ou négatives, nous disposons de données génétiques. »
Les chercheurs ont été encore plus intrigués par les preuves d’un virus de type Hedwige, qui n’avait pas encore été signalé dans les Amériques.
Le virus Hedwige a été identifié pour la première fois en Europe dans les tissus du harfang des neiges, ce qui a incité les scientifiques à lui donner le nom du célèbre hibou blanc d’Harry Potter. Certains des oiseaux infectés étaient également porteurs du virus du Nil occidental.
Les scientifiques ne savent pas si les virus de type Hedwig rendent les oiseaux malades, facilitent les infections par le Nil occidental ou coexistent simplement avec d’autres virus. Les conclusions de Rutgers n’établissent pas que le virus constitue une menace, a déclaré Price. Cela montre qu’il circulait là où personne ne savait le chercher.
« Nous ne l’avons même pas recherché spécifiquement », a déclaré Price. « Nous avons juste tout cherché et nous avons trouvé Hedwige là-dedans. »
Il travaille actuellement avec des responsables de la Division de la pêche et de la faune du Département de la protection de l’environnement du New Jersey pour rechercher le virus dans des échantillons d’organes et de tissus. Les échantillons sont prélevés sur des oiseaux décédés lors d’un examen post mortem.
Un virus détecté pour la première fois dans une région peut être arrivé récemment ou être passé inaperçu pendant des années. Étant donné que peu d’études de grande envergure sur les virus des moustiques ont été menées en Amérique du Nord, des organismes qui semblent géographiquement restreints pourraient s’avérer largement répandus.
« Plus nous générons de données, plus nous commençons à nous demander si tout est partout », a déclaré Price. « Même si nous ne savons pas encore à quel point il y a de tout partout, il se peut que ce soit bien plus que ce que nous imaginons. »
Les échantillons contenaient également des séquences si différentes des exemples connus que les chercheurs ont classé les virus comme potentiellement nouveaux. Ils comprenaient un virus de type partiti, un virus de type picorna et un possible nouveau virus associé à des parasites unicellulaires infectant les moustiques. Des études supplémentaires sont nécessaires pour confirmer qu’il s’agit d’espèces jusqu’alors non décrites.
La plupart semblent infecter les moustiques, d’autres insectes ou micro-organismes vivant à l’intérieur des moustiques et ne sont pas connus pour provoquer des maladies humaines. Certains virus spécifiques aux insectes peuvent même interférer avec la capacité des moustiques à être porteurs des virus du Nil occidental, de la dengue ou du Zika.
Les déchets contenaient également des traces de trypanosomatidés, un groupe de parasites unicellulaires connus pour infecter les moustiques. L’ADN des moustiques a confirmé que les insectes appartenaient principalement à la Culex pipiens group, un transporteur du Nil occidental.
Price a déclaré que la recherche était une première démonstration et non un remplacement de la surveillance existante. Il a examiné 100 moustiques provenant d’un seul endroit, qui ont été transférés dans l’entonnoir d’un laboratoire.
Les chercheurs ne peuvent pas non plus conclure à partir des seuls déchets qu’un moustique peut transmettre un virus, a déclaré Price. Il peut s’agir d’infecter le moustique ou un autre organisme qui se trouve à l’intérieur ou simplement de passer par là.
Pour l’instant, la technique peut répondre à une question plus large : un pathogène circule-t-il dans cet environnement ?
L’équipe travaille à la mise au point d’un piège prêt à l’emploi qui permettrait de collecter les moustiques et leurs déchets. Price envisage à terme un système capable de préparer des échantillons, de séquencer le matériel génétique, d’analyser les résultats à distance et d’alerter les scientifiques d’une éventuelle menace en temps réel.
« L’idée du gâteau dans le ciel est un appareil que nous plaçons quelque part dans une forêt, et qui nous renvoie constamment des données », a déclaré Price.
Un tel système pourrait être particulièrement utile dans les zones reculées ou aux ressources limitées, a-t-il déclaré. Cela pourrait révéler des agents pathogènes connus avant qu’ils ne provoquent une maladie généralisée et exposer ceux que personne ne sait encore rechercher.
Parmi les autres chercheurs de Rutgers participant à l’étude figurent : Mehdi Javanmard du Département de génie électrique et informatique de la Rutgers School of Engineering ; Taewon Han, professeur-chercheur adjoint du Département des sciences de l’environnement de l’École des sciences environnementales et biologiques ;
Nicole Wagner, chercheuse en laboratoire ; et les anciennes étudiantes de premier cycle Miranda Barnes et Fiona Bezhani.
