CE35 - Santé-Environnement : Environnement, agents pathogènes et maladies infectieuses émergentes et ré-émergentes, adaptations et résistance aux antimicrobiens.

Le forçage génétique comme outil de lutte contre les maladies transmises par les moustiques – GDaMo

Le forçage génétique comme outil de lutte contre les maladies transmises par les moustiques

Mise au points de lignées de moustique à forçage génétique rendues plus résistantes aux agents infectieux, pour étudier leur efficacité et les problèmes potentiels qui y sont liés

Le forçage génétique peut-il faire partie des outils de lutte antivectorielle?

Le système CRISPR / Cas9 permet de construire des éléments génétiques qui trichent avec les lois de l'hérédité, capable de se répandre dans une population de l'espèce-cible. Une application potentielle de ce «forçage génétique« est d'y associer des facteurs de résistance contre une maladie transmise par les moustiques (paludisme pour l'anophèle, dengue, Zika, chikungunya pour Aedes). Ce projet vise à construire des lignées de moustique à forçage génétique rendues plus résistantes aux agents infectieux, optimisées pour éviter l'échec de la progression du transgène à travers la population de l'espèce de moustique ciblée. Ces lignées seront mises à l'épreuve sous différents angles, en conditions confinées de laboratoire, pour en évaluer l'efficacité, mais aussi les risques et dangers potentiels. Ces travaux contribueront à mieux comprendre le phénomène du forçage génétique et les éléments à prendre en compte pour une analyse de risques liés à ce type de d'intervention.

Nous utilisons la technique de Golden Gate Cloning pour assembler des constructions complexes d'ADN, comprenant de nombreux modules nécessaires à l'activité de forçage génétique, à l'activité anti-agents infectieux, et au suivi des modifications génétiques obtenues dans les moustiques grâce à des marqueurs fluorescents. Après le processus de transgenèse, nous élevons les lignées de moustiques transgéniques obtenues sur de nombreuses générations et analysons la dynamique des transgènes (notamment par cytométrie de flow sur des larves néonates vivantes), et utilisons des tests d'infection pour évaluer leur résistance.

Nous avons commencé à tester différentes approches de forçage génétique chez le moustique anophèle. Une construction à forçage génétique intégrée dans le locus de la sagline, ciblant doublement le gène de la sagline et celui de la lipophorine, est capable d’envahir une population d’anophèle dans laquelle a été préalablement introduite une version modifiée de la lipophorine qui confère un blocage de la transmission du Plasmodium. Les deux modifications génétiques se répandent de façon dépendante l’une de l’autre à l’intérieur d’une population de moustiques, ce qui devrait réduire la compétence vectorielle. La dépendance envers la version modifiée de la lipophorine de la construction de forçage génétique pourrait lui conférer une propriété très recherchée de confinement local.

Nous allons poursuivre l'analyse du forçage génétique combiné chez l'anophèle, et mettre au point des stratégies analogues chez le moustique Aedes contre les virus. Nous allons examiner l'apparition de phénomène non désirés au cours du processus de forçage génétique: apparition de résistances, de mutations hors-cibles, de modification de la compétence vectorielle qui n'irait pas dans le sens attendu, transfert horizontal de gènes vers des espèces de moustique plus ou moins apparentées.

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Les moustiques vecteurs de maladies humaines sont responsables d’environ 750 000 morts par an. Des résistances génétiques aux insecticides se répandent dans les populations de moustiques, de nouvelles arboviroses émergent régulièrement, et les médicaments antipaludiques sélectionnent des parasites insensibles aux traitements. Dans la lutte contre les maladies à transmission vectorielle, le forçage génétique pourrait apporter un important complément aux méthodes actuelles. Cette technique permet la conception de transgènes capables d’envahir rapidement une population de l’espèce-cible, grâce à l’activité de ciseaux moléculaires de type CRISPR/Cas9. Elle pourrait être mise en œuvre pour éliminer des populations de moustiques, ce qui pourrait provoquer une perte de biodiversité et un déséquilibre de l’écosystème, ou bien pour introduire des modifications génétiques à l’échelle de l’espèce. En conditions de laboratoire confiné, nous proposons de mettre au point des constructions de forçage génétique porteuses d’une activité anti-pathogène, rendant les moustiques Anopheles gambiae et Aedes aegypti incapables de transmettre le paludisme et des virus (dengue, Zika). Nous optimiserons et testerons plusieurs approches innovantes de forçage génétique, conçues particulièrement pour éviter la sélection de moustiques résistants au forçage génétique: forçages multiplexes, forçage à double-effet anti-Plasmodium, forçages obligatoires, forçages indirects. Nous suivrons l’efficacité de chacune de ces déclinaisons de la technique sur des populations de moustiques confinées, rechercherons leurs potentiels effets indésirables dus à des mutations hors-cibles provoquées par Cas9, mettrons au point des constructions anti-forçage pour pouvoir bloquer l’expansion de ces constructions, et testerons la propension des constructions de forçage génétique au transfert horizontal vers d’autres espèces d’insectes et microorganismes. Les partenaires du projet possèdent des expertises complémentaires sur la biologie des Anopheles et des Aedes, sur la manipulation génétique des moustiques et sur l’infection de moustiques avec des pathogènes humains. Le projet a pour double objectif d’optimiser le forçage génétique et de répondre à certaines des questions et inquiétudes soulevées par ce domaine de recherche. Nous espérons qu’il stimulera la mise au point d’approches de lutte antivectorielle alternatives aux insecticides, dont l’usage atteint ses limites.

Coordination du projet

Eric MAROIS (REPONSE IMMUNITAIRE CHEZ LES MOUSTIQUES / IMMUNE RESPONSE IN MOSQUITOES (U 1257 (ex ERL 963)))

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

MIR REPONSE IMMUNITAIRE CHEZ LES MOUSTIQUES / IMMUNE RESPONSE IN MOSQUITOES (U 1257 (ex ERL 963))
M3I Modèles Insectes de l'Immunité Innée (UPR 9022)

Aide de l'ANR 457 522 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2019 - 48 Mois

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