Study of cuticular resistance in Anopheles gambiae

Abstract

La gestion de la résistance aux insecticides et plus particulièrement aux pyréthrinoïdes chez les vecteurs du paludisme est un enjeu majeur pour conserver les acquis de la lutte antivectorielle contre le paludisme. Parmi les mécanismes de résistance, de nombreux travaux ont porté sur les mutations de la cible insecticides (kdr) ou encore les enzymes qui métabolisent les molécules insecticides. La résistance cuticulaire chez Anopheles gambiae a jusqu'à ce jour au mieux été suspectée mais pas démontrée. Dans ce cadre, le but de ce travail était donc de déterminer i) s’il y a une implication de la cuticule dans le phénotype résistant d’Anopheles gambiae aux pyréthrinoïdes ; ii) de déterminer les principaux acteurs de cette résistance. Nous avons construit une souche d’Anopheles gambiae présentant un phénotype résistant (MRS) mais ne portant pas la mutation kdr. Notre approche a été d’étudier l’expression des gènes, mais aussi celle des protéines de la cuticule et celles intervenant dans la détoxication. L’ultrastructure de la cuticule, sa composition en chaines hydrocarbonées ainsi que sa perméabilité à la deltaméthrine ont aussi été testés. Nous avons montré que la cuticule est impliquée dans le phénotype résistant plus particulièrement en réduisant significativement la pénétration de la deltaméthrine dans le corps de l’insecte. La structure même de la cuticule est profondément modifiée chez MRS. Nos résultats indiquent l’implication des membres de la famille CPAP3 dans la résistance cuticulaire et probablement des chaines hydrocarbonées. Des enzymes métaboliques sont également impliqués. Au cours de ce travail, nous avons démontré l’existence de la résistance cuticulaire chez An.gambiae, ce mécanisme agit de concert avec les mécanismes de détoxication. La caractérisation des différents acteurs nous permettra surement de trouver de nouvelles cibles pour la lutte anti-vectorielle.Mots clés : Résistance, cuticule, An.gambiae, deltaméthrine, ultrastructure, perméabilité, protéinesThe management of Anopheles insecticide resistance, especially to pyrethroids, is a key challenge to preserve success of vector control against malaria. Among resistance mechanisms target site mutation (kdr) and metabolic resistance are well known. Cuticular resistance in malaria vectors has been overlooked, just suggested but not established so far. The aim of this PhD work was to demonstrate i) the involvement of cuticle in pyrethroid resistance in An. gambiae; ii) to determine which components act on this mechanism. To achieve this, we built An.gambiae strain resistant to pyrethroids and free of kdr mutation (MRS). We studied both cuticular and metabolic genes and proteins expressions by transcriptomic and proteomic approaches. Cuticle ultrastructure and biochemical composition were also investigated. At least, cuticle permeability to deltamethrin was also assessed. Our results showed that cuticle is involved in resistant phenotype in An.gambiae. MRS cuticle reduces insecticide uptake in the mosquito’s body linked to an increasing cuticle thickness in MRS. Expression and chemical studies revealed that CPAP3 family and epicuticular hydrocarbons takes part in this process. This work also suggested that metabolic enzymes act together with cuticular mechanism to resistant phenotype. How the different components interacts could improve our knowledge of resistance and bring new target for vector control.Keywords: Resistance, cuticle, An.gambiae, deltamethrin, ultrastructure, permeability, protein