La modification génétique empêche les moustiques de propager le paludisme

Les moustiques tuent chaque année plus de personnes que tout autre animal. En 2023, ces insectes suceurs de sang ont infecté environ 263 millions de personnes avec le paludisme, entraînant près de 600 000 décès, dont 80 % d'enfants.

Les efforts récents pour enrayer la transmission du paludisme ont été freinés par le développement d'une résistance des moustiques aux insecticides et par la résistance des parasites responsables aux médicaments. Ces difficultés ont été aggravées par la pandémie de COVID-19, qui a compliqué les efforts de lutte contre le paludisme.

Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego, de l'Université Johns Hopkins, de l'Université de Californie à Berkeley et de l'Université de Sao Paulo ont développé une nouvelle méthode qui bloque génétiquement la capacité des moustiques à transmettre le paludisme.

Les biologistes Zhiqian Li et Ethan Beer de l'UC San Diego, ainsi que Yuemei Dong et George Dimopoulos de l'Université Johns Hopkins, ont créé un système d'édition génétique basé sur CRISPR qui modifie une seule molécule dans le corps d'un moustique – une modification minime mais efficace qui arrête la transmission du parasite du paludisme. Les moustiques génétiquement modifiés peuvent toujours piquer les personnes infectées et attraper le parasite par le sang, mais ils ne peuvent plus le transmettre à d'autres personnes. Le nouveau système est conçu pour propager génétiquement le trait de résistance au paludisme jusqu'à ce que des populations entières de ces insectes ne soient plus porteuses du parasite.

« Modifier un acide aminé chez un moustique en un autre naturellement présent qui interfère avec l'infection par le parasite du paludisme – et propager cette mutation bénéfique à l'ensemble de la population de moustiques – constitue une véritable avancée », a déclaré Bier, professeur au département de biologie cellulaire et du développement de l'École des sciences biologiques de l'UC San Diego. « Il est difficile de croire qu'un changement aussi minime puisse avoir un effet aussi spectaculaire. »

Le nouveau système utilise CRISPR-Cas9 comme « ciseaux génétiques » et guide l'ARN pour effectuer une incision dans une région précise du génome du moustique. Il remplace ensuite un acide aminé indésirable, qui facilite la transmission du paludisme, par un acide aminé bénéfique qui interfère avec le processus.

Le système cible un gène codant pour une protéine appelée FREP1. Cette protéine permet aux moustiques de se développer et de se nourrir du sang qu'ils piquent. Ce nouveau système remplace l'acide aminé L224 de FREP1 par un allèle différent, Q224. Les parasites utilisent L224 pour atteindre les glandes salivaires de l'insecte, où ils se préparent à infecter un nouvel hôte.

Dimopoulos, professeur au Département de microbiologie moléculaire et d'immunologie et membre de l'Institut de recherche sur le paludisme de la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, et son laboratoire ont testé des souches de moustiques Anopheles stephensi, principal vecteur du paludisme en Asie. Ils ont découvert que le remplacement de L224 par Q224 bloquait efficacement la pénétration de deux types différents de parasites du paludisme dans les glandes salivaires, prévenant ainsi l'infection.

« L'intérêt de cette approche réside dans l'utilisation d'un allèle naturel d'un gène de moustique. Grâce à une modification précise, nous le transformons en un puissant bouclier capable de bloquer plusieurs espèces de parasites du paludisme, probablement dans différentes populations et espèces de moustiques. Cela ouvre la voie à des stratégies de lutte contre les maladies adaptables et concrètes »,
a déclaré George Dimopoulos.

Lors de tests ultérieurs, les chercheurs ont constaté que si la modification génétique empêchait le parasite d'infecter l'organisme, la croissance et la reproduction des moustiques n'étaient pas affectées. Les moustiques porteurs de la nouvelle version du Q224 étaient aussi viables que ceux porteurs de l'acide aminé L224 original – une avancée majeure, étant donné que la protéine FREP1 joue un rôle essentiel dans la biologie des moustiques, indépendamment de son rôle dans la transmission du paludisme.

Similaire au système de « forçage génétique », les chercheurs ont développé une méthode permettant aux descendants de moustiques d'hériter de l'allèle Q224 et de le propager au sein de la population, stoppant ainsi la transmission des parasites du paludisme. Ce nouveau système de « forçage allélique » s'inspire d'un système similaire récemment développé dans le laboratoire de Beer, qui inverse génétiquement la résistance aux insecticides des ravageurs agricoles.

« Dans cette étude précédente, nous avons créé un mécanisme auto-exterminateur qui fait revenir une population de drosophiles résistante aux insecticides à une population sensible. Ensuite, cet élément de la cassette génétique disparaît, ne laissant qu'une population sauvage », a expliqué Bier. « Un système fantôme similaire pourrait convertir les populations de moustiques en populations porteuses du variant FREP1Q résistant aux parasites. »

Bien que les chercheurs aient démontré l'efficacité du remplacement de L224 par Q224, ils ne comprennent pas encore pleinement pourquoi ce changement est si efficace. D'autres études sont en cours pour déterminer précisément comment l'acide aminé Q224 bloque la voie d'entrée du parasite.

« Cette avancée est le fruit d'un travail d'équipe impeccable et de l'innovation de plusieurs institutions scientifiques », a ajouté Dimopoulos. « Ensemble, nous avons utilisé les outils génétiques de la nature pour faire des moustiques des alliés dans la lutte contre le paludisme. »

L’étude a été publiée dans la revue Nature.