Confinements dans le Massachusetts – Pourquoi la recherche sur les moustiques est plus importante que vous ne le pensez

La ville de Plymouth dans le Massachusetts a instauré un confinement nocturne en fermant ses parcs et champs. Les autorités recommandent quant à elles un couvre‑feu nocturne à l’extérieur en réponse à l’encéphalite équine de l’Est (EEE), une maladie rare mais potentiellement mortelle transmise par les moustiques.

Il y a quelques semaines, les responsables de la santé du Massachusetts ont annoncé le premier cas humain de la maladie depuis 2020 dans cet État américain.

Le week‑end dernier, Plymouth a déclaré la fermeture des installations publiques de loisirs en plein air du crépuscule à l’aube après qu’un cheval a été infecté par la maladie. D’autres villes exhortent également les habitants à éviter de sortir la nuit jusqu’à la fin septembre, après que les autorités ont averti que quatre autres villes sont également en « risque critique ».

Les résidents de l’État sont également encouragés à utiliser des répulsifs anti‑moustiques et à drainer toute eau stagnante. Cela fait suite à la contamination d’un homme à Oxford, dont la famille a signalé « des conséquences physiques et émotionnelles terribles, que la personne survive ou non », a déclaré la responsable municipale Jennifer Callahan.

La présence du virus dans le « Bay State » a été confirmée le mois dernier dans un échantillon de moustiques. Les tests d’échantillons de moustiques dans le Connecticut et le Rhode Island se sont également révélés positifs pour l’EEE. Par ailleurs, un cas humain d’EEE a également été signalé cette année dans le New Jersey et le Vermont, en plus du Massachusetts.

En 2019, l’épidémie dans le Massachusetts a entraîné six décès sur 12 cas confirmés et s’est poursuivie l’année suivante avec d’autres cas.

Le Département de la santé publique de l’État a indiqué que le Massachusetts connaît une épidémie d’EEE tous les 10 à 20 ans, et qu’elle dure deux à trois ans.

Il n’existe aucun traitement ni vaccin contre l’EEE. Selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), environ 30 % des personnes infectées meurent, et les survivants souffrent souvent de handicaps permanents.

Le virus peut provoquer des maux de tête, de la fièvre, des vomissements, de la diarrhée, de la somnolence, des convulsions et des changements de comportement. Cependant, la plupart des personnes infectées ne développent aucun symptôme. De plus, les personnes de tous âges sont susceptibles à l’EEE, mais les moins de 15 ans et les plus de 50 ans sont les plus à risque.

Aux États‑Unis, seuls quelques cas d’EEE sont signalés chaque année, selon le CDC, principalement dans les États de la côte Est ou du Golfe.

La maladie est en réalité répandue chez les oiseaux, et bien que les humains puissent la contracter, ils ne la transmettent pas. Ce virus mortel se propage généralement aux humains par la piqûre d’un moustique infecté.

Ce n’est pas la première fois que les moustiques posent problème. En fait, ils ont été responsables pour la mort de la moitié de la population de la Terre pendant plus de 200 000 ans.

Comme nous l’avons indiqué dans notre article précédent, les moustiques, présents sur cette planète depuis plus de 100 millions d’années, ont atteint une population massive de 100 trillions en 2019. Ces chiffres sont appelés à augmenter à l’avenir en raison de l’urbanisation et des efforts de lutte contre les moustiques insuffisants. Le changement climatique contribue également à leur croissance, les moustiques prospérant dans les climats chauds et humides.

Compte tenu de leur vaste population et de leur rôle dans la propagation de maladies mortelles, il est crucial de mieux comprendre le fonctionnement des moustiques et d’explorer des moyens efficaces de prévenir ces maladies. C’est précisément ce que la recherche la plus récente cherche à accomplir.

Comment les moustiques traquent les humains : le rôle de la détection infrarouge

Les maladies transmises par les moustiques touchent des centaines de millions de personnes chaque année, une espèce particulière, Aedes aegypti, étant le principal vecteur des virus responsables de la fièvre jaune, du chikungunya et du Zika. Elle est également à l’origine de la dengue, dont plus de 100 millions de cas sont signalés chaque année.

Anopheles gambiae est une autre espèce de moustique responsable de la propagation du parasite qui cause le paludisme. Cette maladie potentiellement mortelle cause plus de 400 000 décès chaque année, selon l’Organisation mondiale de la santé, et fait l’objet d’efforts de traitement qui ont valu des prix Nobel.

Ces chiffres ont valu aux moustiques le titre de « notre prédateur le plus mortel », mais comment parviennent‑ils à le faire ? Depuis plus d’un siècle, les scientifiques étudient comment les moustiques trouvent leurs hôtes, et il a été constaté que ces insectes s’appuient sur leurs différents sens à diverses distances pour recueillir des informations.

Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Californie à Santa Barbara ont découvert un indice important qui aide les moustiques à localiser leurs hôtes, y compris où ils se trouvent et comment cela fonctionne au niveau biochimique.

Cet indice est la détection infrarouge. Oui, la même capacité que l’on trouve dans vos caméras de vision nocturne, les missions spatiales, et qui constitue le composant central de l’analyse spectrale, des capteurs de flamme et des analyseurs de gaz.

Les moustiques naissent naturellement avec la capacité de trouver leurs hôtes. Nous savons déjà que les femelles ont besoin de sang pour le développement de leurs œufs, et elles intègrent plusieurs indices tels que l’odeur de la peau, les signaux visuels et le CO₂ de la respiration. Tous ces indices sont perçus à différentes distances.

La dernière étude, publiée dans Nature, démontre qu’il existe un autre indice dans l’arsenal sensoriel d’Aedes aegypti qu’ils utilisent pour trouver les humains. Selon l’étude, cette espèce perçoit le rayonnement infrarouge (IR) émanant de leurs cibles et utilise cette information en combinaison avec d’autres indices pour une navigation à mi‑distance très efficace. L’étude a noté :

« La prise de conscience que le rayonnement IR thermique constitue un indice directionnel exceptionnel à mi‑distance élargit notre compréhension de la façon dont les moustiques sont extraordinairement efficaces pour localiser leurs hôtes. »

L’étude a sélectionné Aedes aegypti parmi environ 3 500 espèces de moustiques pour être « exceptionnellement douée à trouver les hôtes humains », et cette étude explique comment ces moustiques y parviennent, a déclaré le co‑auteur principal Nicolas DeBeaubien, chercheur postdoctoral à l’UCSB dans le laboratoire du professeur Craig Montell.

Cette espèce invasive de moustique transmet des flavivirus, des virus à ARN transmis par vecteur qui provoquent des symptômes de maladies potentiellement mortelles comme la fièvre hémorragique et l’encéphalite, affectant une proportion importante de la population mondiale.

Au lieu d’utiliser un seul stimulus, souvent insuffisant pour différencier les humains des autres cibles, ces espèces de moustiques intègrent plusieurs indices pour localiser et se diriger vers les humains.

Utiliser un indice augmente en fait la réactivité d’un moustique aux autres stimuli provenant de l’hôte. Par exemple, la détection du CO₂ expiré augmente leur activité locomotrice, ce qui renforce à son tour leur réactivité aux indices visuels. Cependant, chacun de ces indices présente également des limites.

Aedes aegypti possède une faible acuité visuelle, ce qui limite son utilité pour distinguer les hôtes. Il y a aussi les indices olfactifs, dont l’efficacité est limitée par le vent ou le mouvement rapide de l’hôte humain, ce qui perturbe leur suivi.

Ainsi, les auteurs de l’étude ont cherché ce qui leur permet de détecter un indice directionnel plus fiable et c’est ainsi qu’ils ont découvert le rayonnement infrarouge. Lorsque les moustiques sont proches de la surface de la peau, à moins de 10 cm, ils détectent la chaleur qui s’élève et perçoivent la température dès qu’ils atterrissent.

Étant donné que d’autres animaux comme les vipères à sonnettes et les chauves‑souris vampires peuvent percevoir l’IR thermique provenant d’une proie chaude, il était logique d’examiner si les moustiques Aedes aegypti possèdent la même capacité.

Pour tester cela, des femelles de moustiques ont été placées dans une cage comportant deux zones. Les deux zones étaient exposées au CO₂ à la même concentration que la respiration humaine et aux odeurs humaines ; cependant, l’une des zones était également exposée à l’IR d’une source à température cutanée. Les chercheurs ont ensuite compté le nombre de moustiques qui ont commencé à sonder comme s’ils cherchaient une veine.

L’ajout d’IR thermique provenant d’une source à 34 °C a doublé l’activité de recherche d’hôte des insectes, qui est restée efficace jusqu’à environ 2,5 pieds.

« Ce qui m’a le plus frappé dans ce travail, c’est la force de l’indice qu’est devenu l’IR. Une fois que nous avons réglé tous les paramètres correctement, les résultats étaient indéniablement clairs. »

– DeBeaubien

Alors que les études antérieures n’avaient pas remarqué d’effet du rayonnement infrarouge thermique sur le comportement des moustiques, le co‑auteur senior Craig Montell pense que cela pourrait être dû à la méthodologie. Les scientifiques peuvent essayer d’isoler l’effet de l’IR thermique en ne présentant qu’un signal infrarouge.

Cela ne fonctionne pas car un indice unique en soi ne stimule pas l’activité de recherche d’hôte de l’insecte, mais « uniquement dans le contexte d’autres indices », a déclaré Montell, lauréat du NSF Presidential Young Investigator Award et Duggan and Distinguished Professor of Molecular, Cellular, and Developmental Biology.

En ce qui concerne le rayonnement infrarouge thermique, les moustiques ne peuvent pas le détecter de la même manière que la lumière visible, car l’énergie IR est trop faible pour activer les protéines rhodopsines qui détectent la lumière visible dans les yeux des animaux.

Maintenant, la question est de savoir comment cela fonctionne alors. C’est là que les antennes des moustiques entrent en jeu. Les extrémités des antennes sont connues pour posséder des neurones sensibles à la chaleur et, lorsque l’équipe a retiré ces extrémités, ils ont constaté que cela éliminait également la capacité de détection de l’IR de l’insecte.

TRPA1, une protéine sensible à la température, a été identifiée dans un laboratoire distinct comme étant présente à l’extrémité d’une antenne. L’équipe de l’UCSB a alors observé que ceux qui n’avaient pas de gène trpA1 fonctionnel ne pouvaient pas détecter l’IR.

Ainsi, les moustiques peuvent détecter le rayonnement infrarouge grâce à TRPA1. Mais ce n’est pas tout. Quelques rhodopsines sensibles aux petites augmentations de température sont également exprimées dans les mêmes neurones antennaux que TRPA1, ce qui permet aux moustiques de réussir la détection de l’IR à longue distance.

L’équipe a démontré cela en désactivant TRPA1, ce qui a éliminé la sensibilité des moustiques à l’IR. Cependant, ce n’était pas le cas pour les insectes présentant des problèmes dans l’une ou l’autre de leurs rhodopsines. Bien que la désactivation simultanée des deux rhodopsines n’ait pas complètement supprimé leur sensibilité à l’IR, elle a considérablement affaibli leur perception.

Les résultats de l’étude indiquent que l’IR thermique intense active directement TRPA1, tandis que les rhodopsines (Op1 et Op2) sont activées à de faibles niveaux d’IR thermique, ce qui déclenche indirectement TRPA1. Comme la température de notre peau est constante, la sensibilité de TRPA1 est renforcée, ce qui étend la portée du capteur IR du moustique à environ 2,5 pieds.

Avec cette découverte, l’étude vise à augmenter la possibilité de développer des stratégies pour interférer avec cette attraction et concevoir des appâts plus efficaces. Selon DeBeaubien :

« Malgré leur petite taille, les moustiques sont responsables de plus de décès humains que tout autre animal. Nos recherches améliorent la compréhension de la façon dont les moustiques ciblent les humains et offrent de nouvelles possibilités pour contrôler la transmission des maladies transmises par les moustiques. »

Approches innovantes du contrôle des moustiques : ce que l’avenir réserve

Il y a environ un an, un autre article des chercheurs de l’Johns Hopkins Malaria Research Institute a étudié la biologie d’Aedes aegypti. Ils ont détaillé les principaux facteurs de la réponse immunitaire d’Aedes aegypti lorsqu’il est infecté par le virus du chikungunya, le virus de la dengue, le virus de la fièvre jaune, le virus Mayaro et le virus Zika afin d’aider à créer de meilleures méthodes pour réduire la transmission du moustique à l’homme de ces virus mortels.

Cette espèce de moustique ne succombe pas à ces virus lorsqu’elle est infectée, et comme elle continue son alimentation normale, elle transmet finalement son chargement viral à l’homme. Ce qui maintient ces moustiques en bonne santé malgré l’infection par les virus est la protéine Argonaute 2.

Chez les moustiques, la protéine fait partie d’un mécanisme antiviral crucial appelé voie des petits ARN interférents (siRNA), qui reconnaît et détruit les ARN viraux.

Les moustiques Ae. aegypti dépourvus du gène Ago2 voient leur voie siRNA altérée, ce qui rend l’infection arbovirale plus sévère. En conséquence, la capacité des moustiques à transmettre les virus a chuté de façon spectaculaire, car ils meurent quelques jours seulement après l’infection.

En plus de l’altération de la voie antivirale siRNA, la mortalité accrue est également causée par des défauts dans deux autres processus dépendant d’Ago2 : la réparation de l’ADN et l’autophagie. Les moustiques déficients en Ago2 exposés aux arbovirus présentaient d’importants dommages à l’ADN, des hyper‑infections et une accumulation de déchets moléculaires dans les cellules mourantes.

Cette découverte ouvre la voie à la création de moustiques moins tolérants et plus susceptibles à l’infection virale, afin de nuire à leur capacité à transmettre la maladie.

L’équipe explore maintenant des moyens d’ingénierer Ae. aegypti afin de tester une nouvelle stratégie de contrôle des maladies selon laquelle ils seraient modifiés pour tomber malades et succomber à une infection palustre.

Ces recherches peuvent également aider dans d’autres études, comme la recherche de solutions au problème de la coagulation sanguine. Comme nous l’avons indiqué précédemment, des chercheurs ont réellement créé une molécule synthétique pour imiter celle trouvée chez les moustiques, ce qui n’est possible que si nous comprenons plus profondément leur biologie.

Une autre étude intéressante et perspicace du mois dernier a examiné ce qui rend les moustiques si avides de sang humain. Quel est exactement le mécanisme sous‑jacent ? Michael Strand, entomologiste à l’Université de Géorgie à Athens, a découvert qu’une paire d’hormones agit conjointement pour activer ou supprimer ces envies de sang.

Les femelles consomment du sang pour le développement de leurs œufs, et une fois rassasiées, elles perdent leur appétit jusqu’à la ponte.

Au cours de la recherche, Strand a observé que les niveaux de F(NPF), une hormone intestinale du moustique, augmentaient fortement lorsqu’ils cherchaient un hôte, mais chutaient drastiquement une fois le festin terminé.

Ainsi, Strand a poursuivi l’analyse des cellules entéroendocrines, qui produisent l’hormone intestinale, et a constaté que les niveaux de NPF augmentaient avant le repas sanguin des insectes et diminuaient après six heures. Les niveaux de NPF dictaient également l’intérêt des insectes pour les humains. Ils n’étaient pas intéressés par le sang humain après le festin, mais s’y précipitaient immédiatement après la ponte.

RYamide, une autre hormone intestinale, a également été identifiée comme influençant la soif de sang des moustiques. Les niveaux de RYamide augmentent lorsque les niveaux de NPF diminuent après le festin, et inversement. Ainsi, NPF et RYamide ensemble encouragent et suppriment l’attraction des humains et d’autres hôtes vers les moustiques.

Avec cette découverte, on espère développer de nouvelles méthodes et pesticides pour empêcher la reproduction des moustiques ainsi que la transmission des maladies.

Pour réduire la propagation potentielle de maladies mortelles, les chercheurs envisagent même des machines entièrement automatisées comme méthode sans produits chimiques. Éliminer les moustiques implique de pulvériser des produits chimiques toxiques à grande échelle, ce qui finit par nuire aux humains et aux insectes bénéfiques comme les papillons et les abeilles.

Ainsi, les chercheurs ont créé un dispositif robotique capable d’identifier avec précision puis d’utiliser des lunettes pour trier les pupes mâles et femelles en groupes séparés. L’étude cible les espèces de moustiques invasives.

« L’extension de l’utilisation de ces techniques aura des impacts environnementaux très positifs, puisque le contrôle des moustiques repose actuellement principalement sur l’utilisation de pesticides. »

– The study co-author Jérémy Bouyer

Passons maintenant en revue deux entreprises activement impliquées dans la lutte contre la menace des moustiques.

#1. Thermo Fisher Scientific 

Thermo Fisher Scientific (TMO ) est un important fournisseur de solutions scientifiques avancées, proposant des outils de diagnostic et des technologies pour le contrôle des vecteurs et la gestion des maladies transmises par les moustiques. Ils fournissent l’équipement essentiel pour la recherche et le suivi des populations de moustiques et des maladies qu’ils transmettent, y compris le Zika, la dengue et le paludisme.

#2. Precigen, Inc. (Previously known as Intrexon Corporation)

Precigen a développé des moustiques génétiquement modifiés visant à réduire les populations de moustiques et à freiner la transmission des maladies transmises par les moustiques. Cela comprend la création de moustiques Oxitec, qui ont été libérés dans diverses régions pour combattre des maladies comme la dengue et le Zika.

Conclusion 

Les moustiques sont l’animal le plus mortel du monde, tuant chaque année plus de personnes que tout autre être vivant. Ils peuvent transmettre des virus et des parasites qui causent des maladies telles que la dengue, le paludisme, la fièvre jaune, le Zika, le chikungunya, le virus du Nil occidental et la filariose lymphatique.

Alors qu’un milliard de personnes sont infectées par ces virus, des facteurs tels que les voyages mondiaux, le changement climatique et l’urbanisation entraînent une augmentation des populations de moustiques et de leur propagation à l’échelle mondiale. Il est donc essentiel que les scientifiques continuent à les comprendre en profondeur, trouvent des moyens de réduire leur nombre et aident à mieux combattre les maladies transmises par les moustiques afin d’assurer un monde plus sain.

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