Il y a de nombreuses années, j’ai fait un voyage d’été sur la côte du Maryland avec des amis. Un de mes copains et moi nous sommes ennuyés de jouer au football sur la plage, alors nous avons décidé de faire une randonnée sur l’un des nombreux sentiers de retour dans la zone boisée derrière les dunes. Au début du sentier, nous avons remarqué un panneau proéminent, avertissant de la présence de «moustiques très agressifs» et de ne pas entrer sans avoir d’abord appliqué un répulsif anti-insectes suffisant. Nous nous sommes moqués de l’avertissement comme seuls les jeunes idiots pouvaient le faire et avons continué à persister, les jambes nues et confiants que tout irait bien.

Environ trois minutes après le début de notre randonnée, un petit groupe est venu dévaler le sentier dans la panique. « C’est vrai! Faire demi-tour! » ils ont crié pendant qu’ils volaient à côté de nous. Sans se décourager, ou du moins ne voulant pas se présenter ainsi, nous avons continué, seulement pour découvrir quelques minutes plus tard que nous faisions un sacrifice de sang substantiel à la prochaine génération de moustiques sur l’île d’Assateague. Nous ne pouvions pas supporter plus de quelques secondes avant de tourner la queue et de courir vers la plage et de sauter dans l’océan pour nous débarrasser des dernières douzaines de sangsues.

J’ai tiré une leçon précieuse de cette expérience, ainsi que le développement d’une haine profonde et constante des moustiques. Il s’avère que je suis en bonne compagnie – à peu près tout le monde déteste les moustiques, qui ne sont pas seulement une nuisance, mais peuvent être carrément dangereux. Mais si les tests avec des moustiques génétiquement modifiés actuellement en cours en Floride se révèlent bien, nous pourrons peut-être enfin inverser la tendance contre les maladies transmises par les moustiques, simplement en tuant toutes les femelles avant qu’elles n’atteignent l’âge adulte.

Le cercle de la mort

Appeler les moustiques un fléau pour l’humanité, c’est peut-être sous-estimer leur véritable impact sur la santé au cours des millénaires. Les quelque 3500 espèces de moustiques dans le monde sont connues pour leur capacité à capter une charge mortelle de virus, de protozoaires et même de vers lorsqu’ils se régalent du sang de créatures à sang chaud, les transmettant potentiellement à la prochaine créature malheureuse qui arrive. . On estime qu’il y a plus de 700 millions de cas de maladies transmises par les moustiques chaque année, entraînant au moins un million de décès. Une seule maladie transmise par les moustiques, le paludisme, a été un tueur si prolifique à travers l’histoire qu’elle aurait pu potentiellement tuer près de la moitié des quelque 110 milliards d’humains qui ont jamais vécu.

Ae. aegypti cycle de la vie. Source: Centres de contrôle et de prévention des maladies

Les moustiques commencent leur vie sous forme d’œufs pondus dans ou près de l’eau stagnante. Les œufs secs peuvent survivre pendant des mois; une fois exposés à l’eau, ils éclosent en quelques jours. Au cours de leur stade larvaire, les moustiques vivent et se nourrissent dans l’eau. En une semaine, les larves entrent au stade nymphal, suspendues juste sous la surface de l’eau lorsqu’elles se transforment en adultes. Les adultes adultes émergent deux ou trois jours plus tard alors qu’ils prennent leur envol et cherchent de la nourriture et des partenaires.

Les moustiques mâles et femelles consomment le nectar des fleurs et des fruits, utilisant les sucres pour produire de l’énergie. Les femelles, cependant, ont besoin d’une source concentrée de protéines pour produire une couvée d’œufs, donc après l’accouplement, elles recherchent une victime pour un repas de sang. Une fois la proie localisée, le moustique utilise ses pièces buccales pour scier la chair tout en sécrétant un anticoagulant dans sa salive; c’est cet échange de fluides qui porte le potentiel de transfert de maladie entre le parasite et l’hôte. Une femelle peut prendre plusieurs repas de sang avant d’accumuler suffisamment de nutriments pour une couvée d’œufs, qu’elle dépose dans ou près de l’eau stagnante avant de mourir.

Le cycle de vie semi-aquatique de la plupart des moustiques semble être la clé du contrôle des insectes et, par conséquent, de la réduction des maladies qu’ils propagent. Et en effet, une grande partie des efforts des projets de lutte contre les moustiques au cours des cent dernières années se sont concentrés sur l’élimination ou la réduction des habitats favorables aux moustiques, en drainant les marais et en éliminant les captages d’eau comme les décharges de pneus. La lutte biologique à l’aide de poissons larves ou l’introduction de spores bactériennes qui tuent les larves ont été essayées, tout comme une multitude de pesticides, de pièges et de barrières physiques, comme de minces films d’huiles non toxiques qui tuent les pupes de moustiques.

Nouvelle approche

Le contrôle des moustiques est essentiellement un jeu de nombres, empilé en leur faveur. Étant donné que chaque femelle pond de 100 à 200 œufs dans une couvée, dans les climats humides, les moustiques sont tout simplement trop prolifiques pour prendre de l’avance sur l’utilisation des moyens standard. Associé à des dommages collatéraux à l’environnement – le drainage des zones humides a des impacts potentiellement énormes sur un large éventail d’espèces, tout comme l’utilisation aveugle des pesticides – la recherche de nouvelles méthodes de contrôle avec des effets secondaires écologiques moins nocifs a conduit à la recherche de méthodes génétiques de réduire les populations de moustiques.

L’idée d’insectes génétiquement modifiés n’est pas nouvelle. La mouche des fruits Drosophila melanogaster son génome a été considérablement modifié pendant plus de 100 ans, d’abord en utilisant des techniques d’accouplement et de croisement standard, puis en utilisant des méthodes transgéniques pour insérer, supprimer et modifier des gènes. Le résultat a été une mine de connaissances sur le fonctionnement de la génétique des organismes supérieurs, ainsi que des modèles de maladies humaines allant du diabète à la maladie de Parkinson.

Mais en général, les mouches des fruits transgéniques ne sont que des organismes modèles destinés à vivre et à mourir en laboratoire. Le concept de construction d’un insecte génétiquement modifié pour le relâcher dans la nature est assez nouveau. Oxitec, la société à l’origine des lâchers prévus de moustiques transgéniques en Floride, travaille sur le contrôle génétique d’une gamme d’espèces d’insectes ravageurs depuis sa création en 2002. Ils en sont actuellement à leur deuxième génération de produits génétiquement modifiés. Aedes aegypti les moustiques, qui est l’insecte qui sera bientôt testé en Floride.

Le moustique, surnommé OX5034, a été génétiquement conçu pour être autolimitant. Les moustiques OX5034 mâles et femelles sont porteurs d’un gène synthétique mortel uniquement pour les femelles. Le plan est de relâcher les moustiques mâles OX5034 dans une population sauvage où ils se reproduiront avec des femelles non modifiées. Ces femelles prendront un repas de sang et pondront des œufs porteurs du gène synthétique. Seuls les œufs mâles de la couvée se développeront jusqu’à l’âge adulte; les femelles mourront toutes au stade larvaire et nymphal, ce qui réduira à terme le nombre de repas de sang pris et le risque de propagation de la maladie.

La rétroaction positive devient mortelle

Les détails de la façon dont Oxitec a piraté le Ae. aegypti génome pour atteindre ce niveau de contrôle sont assez fascinants. La technique tourne autour de ce qu’on appelle une protéine de fusion, qui prend des morceaux de deux ou plusieurs protéines non liées et les colle ensemble dans quelque chose de nouveau. Dans ce cas, la protéine est appelée tTAV, ou transactivation répressible par la tétracycline. La protéine de fusion tTAV est essentiellement une protéine absurde, en ce sens qu’elle ne remplit aucune fonction biochimique utile. Mais tTAV a un truc dans sa manche – il active sa propre expression. L’expression du gène tTAV produit la protéine tTAV, qui se lie ensuite au gène pour augmenter la production de tTAV. Cette boucle de rétroaction positive prend le contrôle de l’appareil de production de protéines cellulaires, remplissant la cellule de protéines tTAV inutiles et épuisant les ressources de la cellule, tuant la cellule et finalement l’organisme.

La létalité du tTAV doit cependant être contrôlée, sinon il serait impossible d’élever une population d’insectes qui pourraient survivre pour transmettre ce trait. Ceci est réalisé en ajoutant une petite section de protéine qui lie la tétracycline au tTAV. Si l’antibiotique commun est présent, il se liera au tTAV avec une affinité beaucoup plus élevée que le tTAV se lie à son propre gène. Cela verrouille le tTAV et l’empêche de stimuler sa propre expression, de rompre la boucle de rétroaction positive et de permettre aux insectes de survivre jusqu’à l’âge adulte. En laboratoire, de la tétracycline est ajoutée au milieu de croissance et à la nourriture des moustiques OX5034, permettant aux moustiques transgéniques de survivre et de se reproduire.

Il y a un autre trait à ajouter pour que cette stratégie fonctionne. Pour maintenir la modification active dans la nature, le tTAV est mortel uniquement pour les femelles. OX5034 repose sur le fait que les organismes supérieurs épissent souvent l’ARN messager (ARNm) après avoir été copié à partir de l’ADN génomique. L’ARNm épissé peut avoir de grandes sections du transcrit d’origine éditées, ou même avoir des séquences de gènes entièrement différents assemblés. Le gène OX5034 a un module d’épissage dépendant du sexe ajouté avant le gène tTAV. Chez les mâles, l’OX5034 est épissé de sorte que le gène du tTAV ne soit jamais exprimé, tandis que chez les femelles, la protéine tTAV est exprimée en abondance, à moins que la tétracycline ne soit fournie.

Le moustique OX5034 et son fonctionnement; brièvement, les mâles et les femelles portent le gène létal de la protéine tTAV, mais il n’est exprimé que chez les femelles, et seulement en l’absence de tétracycline. Source: Agence de protection de l’environnement des États-Unis

Sur le terrain

Après avoir créé ce trait létal contrôlable et spécifique aux femmes, Oxitec prévoit maintenant de le tester dans la nature. La stratégie consiste à produire beaucoup de moustiques OX5034 en laboratoire en présence de tétracycline pour que les femelles survivent. Une fois accouplées avec les mâles OX5034, les femelles reçoivent un repas de sang de cheval et pondent leurs œufs. Les œufs sont collectés, traités et placés dans des boîtes de sortie spéciales, qui sont déployées dans les emplacements de test. Lorsqu’elles sont activées avec de l’eau ordinaire, les boîtes de libération agissent comme des incubateurs, permettant aux œufs d’éclore et aux moustiques OX5034 de commencer à se développer. En l’absence de tétracycline, cependant, seuls les œufs mâles progresseront au-delà du stade larvaire.

Ajoutez simplement de l’eau – mais pas de tétracycline. Une boîte anti-moustique Oxitec. Source: Projet Keys Mosquito

Les mâles OX5034 s’accouplent rapidement avec le natif Ae. aegypti les femelles dans la zone de test, qui prennent leur repas de sang et pondent leurs œufs comme d’habitude. Cependant, ses œufs porteront tous une copie du gène OX5034, ce qui signifie que toutes les femelles de la couvée seront dépendantes de la tétracycline pour survivre et mourront en son absence. Les œufs mâles, également porteurs du gène, survivront jusqu’à l’âge adulte, transportant la charge génétique mortelle vers une autre génération de femelles de type sauvage. Des tests ont montré que les mâles OX5034 sont moins résistants que les moustiques de type sauvage et disparaissent de la population en dix générations, soit environ six mois. Contrôle à long terme de Ae. aegypti nécessiterait évidemment alors une introduction continue d’œufs OX5034 dans l’environnement.

Comme pour tout projet d’assainissement des ravageurs, l’approche OX5034 a ses risques. Le plan d’Oxitec pour la libération a été examiné par plusieurs organismes de réglementation, y compris l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis, qui a répondu à de nombreuses préoccupations liées aux nouveaux insectes. L’une des préoccupations les plus évidentes est la présence de tétracycline dans l’environnement. L’EPA ordonne donc à Oxitec de ne pas libérer de moustiques OX5034 à moins de 500 mètres de sources potentielles de tétracycline, y compris les plantations d’agrumes, où l’antibiotique est utilisé pour lutter contre une maladie bactérienne connue sous le nom de verdissement des agrumes, ou les usines de traitement des eaux usées, qui peuvent contenir de la tétracycline été excrété par les humains. Cinq cents mètres peuvent ne pas sembler beaucoup, mais des études sur le terrain montrent que la grande majorité des Ae. aegypti des individus naissent, vivent et meurent dans un rayon de 30 mètres, et en aucun cas un moustique n’a été piégé à plus de 200 mètres de la libération.

Un autre problème potentiel est la falsification. Les boîtes de dégagement ressemblent un peu à des glacières en plastique et semblent pouvoir être manipulées facilement. La société a répondu à cette préoccupation lors du test des Keys de Floride en n’engageant que des propriétaires privés, principalement des propriétaires, pour héberger des boîtes de sortie. Les boîtes inviolables seront principalement sécurisées dans des cours clôturées et seront surveillées régulièrement par les employés d’Oxitec.

Comme on peut s’y attendre, la sortie d’Oxitec a suscité une attention considérable, et tout n’est pas favorable. Il s’agit d’une nouvelle technologie, et la libération de tout organisme transgénique dans la nature est quelque chose qui doit être fait dans le respect de la sécurité. Mais si les tests Oxitec actuels se réalisent, les insectes génétiquement modifiés ne sont peut-être que l’avant-garde d’une vague d’innovation dans la lutte antiparasitaire et l’atténuation des maladies.