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

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 établi un système de forçage génétique(FG) anti-Plasmodium chez le moustique anophèle (Green et al., eLife 2023). La partie motrice de ce FG est intégrée dans le locus de la Sagline, et cible doublement le gène de la sagline et celui de la lipophorine. Ce FG 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, s'ajoutant à la réduction de transmission due à la perte de fonction de la Sagline. Grâce au suivi de la dynamique des transgènes sur 26 générations, nous avons vérifié que les deux modifications génétiques se répandent rapidement et de façon mutuellement dépendante à l’intérieur d’une population de moustiques, ce qui réduit la compétence vectorielle. Des mutations de résistance au FG finissent par s'accumuler, surtout dans le gène de la Sagline, ce qui ferait à long terme disparaître les deux transgènes, et constitue une forme de réversibilité de l'intervention.

Chez le moustique Aedes aegypti, vecteur de dengue, Zika et chikungunya, nous avons établi un système toxine-antidote sous forme d'une modification de la séquence du gène de la lipophorine (antidote), le rendant insensible aux composants du système CRISPR-Cas9 (toxine) programmé pour attaquer la version sauvage de la lipophorine et exprimé depuis un deuxième transgène. Ces composants pourront maintenant être combinés en un locus unique, également porteur d'un facteur antiviral. Le tout constituera un forçage génétique de type toxine-antidote, à seuil d'invasion élevé, ce qui devrait permettre une modification locale de populations de moustique (confinement spatial des transgènes) pour les rendre résistantes aux virus pathogènes.

Nous allons poursuivre l'optimisation du forçage génétique combiné pour réduire la capacité de l'anophèle à transmettre le paludisme, et mettre au point des transgènes anti-Plasmodium supplémentaires qui pourront être combinés avec ceux que nous avons déjà caractérisés. Nous allons étudier la capacité des Plasmodium à évoluer pour contourner ces blocages mis en place contre eux dans le moustique, afin d'évaluer le risque de résistance et la durabilité d'interventions basées sur ces transgènes.

Chez le moustique Aedes, nous allons finaliser notre système de forçage génétique contre les virus en assemblant les composants déjà caractérisés en un locus unique. Nous mesurerons la dynamique du locus synthétique ainsi constitué et son efficacité antivirale.

-

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.