Problématique générale et étapes du projet
Le projet « Ecological genomics of Anopheles gambiae » financé pour 5 ans (2005-2009) par le National Institute of Health (PI : Nora Besansky, USA ; coordinateur au Cameroun : F. Simard/C. Costantini), vise à comprendre les bases génétiques des mécanismes d’adaptation à l’environnement du principal vecteur du paludisme en Afrique sub-saharienne, Anopheles gambiae sensu stricto. Une des premières étapes du projet est la conception d’un Système d’Information Géographique pour le développement de modèles ancrés sur la définition de niche écologique de l’espèce, permettant l’élaboration de cartes de distribution de ce vecteur, ainsi que de ses variantes génétiques (moléculaires et chromosomiques), à l’échelle nationale pour le Burkina Faso et le Cameroun. Ces cartes serviront pour tester plusieurs hypothèses concernant les variables écologiques qui modulent la sélection naturelle sur le génome de ce moustique.
Approches d’analyse
L’analyse statistique de ces données par des techniques géostatistiques et multi-variables (« Ecological Niche Factor Analysis », auto corrélation spatiale, etc.), ont pris en considération des paramètres du milieu comme la topographie, le climat, la classification des terroirs, le réseau hydrographique, les voies de communication, la densité de population humaine,… Les résultats préliminaires obtenus montrent une influence prépondérante des variables anthropiques tels que la distance aux implantations humaines comme facteurs modulant la présence de ces espèces très anthropophiles. Les données climatiques n’ont qu’un pouvoir explicatif plus limité.
Les résultats
A la suite de cette analyse à large échelle sur l’ensemble du pays, une analyse à dimension régionale a été effectuée dans deux régions : Bafia et Yaoundé. Les résultats montrent une nette répartition écologique entre les deux formes moléculaires d’Anopheles gambiae s.s. La forme M sévit essentiellement dans les lieux les plus assujettis à l’anthropisation comme dans la grande métropole de Yaoundé, alors que la forme S est largement prépondérante en milieu rural forestier. Le défi du projet reste la détermination des variables environnementales qui causent cette répartition écologique, notamment en ce qui concerne la capacité des vecteurs du paludisme à occuper l’habitat urbain.
Une étude de génétique des populations d’An. moucheti dans le Sud Cameroun, en Ouganda et en RDC a été réalisée à l’aide de marqueurs microsatellites développés au sein de l’UR016. Nos résultats reflètent à la fois le maintien d’un polymorphisme ancestral au sein de cette espèce qui a très certainement subi une expansion récente en Afrique Centrale, et l’existence de flux de gènes contemporains importants entre populations géographiques d’An. m. moucheti. L’étude de l’ADN ribosomal nous a par ailleurs permis de désigner une PCR spécifique d’espèce permettant de différencier au sein du groupe An. moucheti moucheti, d’An. moucheti nigeriensis et d’An. moucheti bervoetsi. De la même manière, un fort degré de différenciation génétique entre les quatre espèces du groupe An. nili s.l. : An. nili s.s., An. somalicus, An. carnevalei et An. ovengensis a pu être établi à l’aide de marqueurs isoenzymatiques et génétiques. Des études plus fines de génétique des populations par marqueurs microsatellites doivent permettre de préciser le degré de structuration génétique et les modalités de diffusion des gènes entre et au sein de ces espèces. Les paramètres physico-chimiques de gîtes larvaires ont été étudiés pour expliquer la présence/absence des différents membres du groupe An. moucheti et d’An. nili dans les zones forestières d’Afrique Centrale. Nos analyses ont montré que la présence des larves d’An. moucheti moucheti abondaient dans des cours d’eaux à pH acide.
Des analyses génomiques sont réalisées sur les intestins de moustiques aux temps correspondant aux étapes cruciales du développement des parasites chez le vecteur. Ainsi, une cinétique d’expression est réalisée à différents temps post-infection, 3h, 24h, 48h afin de pouvoir définir les profils d’expression relatifs aux différentes étapes de la réponse immunitaire après l’infection. L’analyse du transcriptome par micrarrays dans ces différentes conditions expérimentales et aux temps correspondant aux différentes étapes de développement des parasites chez le moustique permet d’identifier de nouveaux gènes clés impliqués spécifiquement dans le développement de P. falciparum chez son vecteur. Les hybridations microarrays s’effectuent à l’Imperial College de Londres, les premières analyses montrent déjà des profils d’expression spécifique à la réponse à l’infection par P. falciparum et des gènes candidats sont en cours de sélection pour analyse fonctionnelle. L’analyse fonctionnelle de gènes cibles, identifiés par génomique ou par des études sur les systèmes modèles développés dans les laboratoires du Nord avec qui nous collaborons, est réalisée à l’insectarium du LRP par injection intrathoracique d’ARN double brin aux moustiques à l’aide d’un micro injecteur (technique de l’ARN interférence). L’infection par P. falciparum est réalisée 2 jours après l’injection par gorgement artificiel sur sang de porteur de gamétocytes. L’effet de l’inactivation par RNAi sur le développement des parasites est mesuré à la dissection des moustiques à J7 post-infection, par le dénombrement des oocystes développés dans l’intestin du moustique. Une trentaine de gènes candidats ont été testés ou sont en cours d’essais. Plusieurs gènes ont montré un effet, agoniste ou antagoniste sur le développement du parasite et ont fait l’objet de publications.
Pour évaluer le pouvoir infectant des gamétocytes pour l’anophèle, une technique permettant la filtration des gamétocytes à partir du sang total de patients infectés par Plasmodium a été mise au point à l’OCEAC. Grâce à cette technique, il est possible d’isoler des populations de gamétocytes et de les génotyper avec des marqueurs spécifiques de souches sensibles ou résistantes aux antipaludiques. L’identification des mutations dans le gène Pfcrt (résistance à la chloroquine) et Pfdhfr (résistance à la pyriméthamine) ont montré que plus de 50% des isolats naturels sont des infections mixtes, comportant des clones mutés et sauvages. Des analyses sont en cours pour génotyper ces mutations au niveau des oocystes et glandes salivaires et évaluer si une sélection des parasites s’opère au cours du cycle chez le vecteur moustique.
Les perspectives
La lutte contre les vecteurs reste une arme privilégiée pour la prévention et le contrôle des maladies à vecteurs. Mais force est de constater que peu de programmes de lutte anti-vectorielle sont à ce jour couronnés de succès. Les raisons en sont multiples et incluent à la fois une mauvaise connaissance des cibles de ces actions de lutte que sont les moustiques vecteurs, la résistance de ces vecteurs à une gamme de plus en plus large d’insecticides et une mauvaise mise en œuvre des moyens de lutte disponibles là où ils pourraient être efficaces. De nouvelles stratégies plus sélectives, plus spécifiques et mieux adaptées aux contextes africains sont nécessaires. Plusieurs orientations sont envisagées pour améliorer l’efficacité du contrôle des populations de vecteurs et de la transmission des pathogènes par des méthodes chimiques - nouveaux insecticides, répulsifs, combinaisons d’insecticides à mode d’action différents ou agissants en synergie, « smart sprays » - ou génétiques - moustiques transgéniques à compétence vectorielle altérée, remplacement de populations, mâles stériles. Avec les récents progrès dans le domaine de la biologie moléculaire, de la bio-informatique et de la génomique, les recherches dans ce domaine sont très actives et avancent à grands pas. Ces nouvelles approches sont particulièrement prometteuses mais leur application in fine sur le terrain, dans les conditions naturelles, reste conditionnée par une meilleure connaissance des vecteurs et de la transmission dans les zones d’endémie. C’est cette thématique générale qui anime les recherches conduites au laboratoire d’entomologie médicale de l’OCEAC.
Nombre de [Publications ]
Nombre de personnes formées : 16 (niveaux DEA et doctorat) entre 2004 et 2008
