Résistance du moustique Anopheles gambiae à Fludora® Fusion, une nouvelle combinaison d’insecticides à double mode d’action utilisable en pulvérisation intra domiciliaire. Réponse adaptative et interactions gènes-environnement

Resistance of Anopheles gambiae mosquitoes to Fludora® Fusion, a new dual mode of action insecticide combination for use as an indoor spray. Adaptive response and gene-environment interactions.

• Auteur / Autrice : Gonsé Marius Zoh
• Direction : Stéphane Reynaud, Jean-Philippe David
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biodiversité écologie environnement
• Date : Soutenance le 28/06/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ECologie Alpine - Laboratoire d'Ecologie Alpine
• Jury : Président / Présidente : François Pompanon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Reynaud, Jean-Philippe David, Gaëlle Le Goff, Charles Wondji
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Corbel, Raphaël N'Guessan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anophèles

Néonicotinoïdes

Troubles du métabolisme

Résistance aux insecticides

Résistance aux antipaludiques

Mots clés libres

An. gambiae

Résistance

Fludora® Fusion

Pulverisation intra domiciliaire

Résistance métabolique

Ttranscriptomique

An. gambiae

Resistance

Fludora® Fusion

Indoor Residual Spraying

Metabolic resistance

Ttranscriptomic

Résumé

Afin de lutter contre la résistance des vecteurs du paludisme aux pyréthrinoïdes, le groupeBayer a récemment développé une nouvelle formulation d’insecticides (Fludora® Fusion)combinant la deltaméthrine (pyréthrinoïdes de classe II) et la clothianidine (néonicotinoïde)pour une utilisation en pulvérisation intra-domiciliaire. Bien que cette combinaison montre une bonne efficacité opérationnelle, son efficacité à long terme n’a pas été évaluée. Dans ce contexte, ce travail de thèse visait à étudier, au laboratoire sur plusieurs générations, la dynamique d’apparition de la résistance à Fludora® Fusion et à ses deux composants chez le moustique An. gambiae ainsi qu’à caractériser les mécanismes de résistance associés par une approche de transcriptomique. En parallèle une étude de l’impact de la présence à faible dose de pesticides agrochimiques dans les gîtes larvaires sur la tolérance des adultes à Fludora®Fusion et à ses deux composants a été réalisée.Une lignée d’An. gambiae portant des allèles de résistance à plusieurs famillesd'insecticides à basse fréquence a été sélectionnée sur plusieurs générations avec ladeltaméthrine seule, la clothianidine seule ou bien la combinaison Fludora® Fusion. Cette étudea confirmé le potentiel de Fludora® Fusion à retarder la sélection de la résistance par rapport àses deux composants utilisés seuls. Les résultats obtenus montrent que la sélection avec ladeltaméthrine seule a engendré une augmentation rapide de la résistance, principalement associée à la mutation de cible Kdr L1014F. La sélection avec la clothianidine seule a conduit à l’émergence d’une résistance métabolique modérée associée aux enzymes de détoxication,notamment les cytochromes P450s (gènes CYPs). Les données de polymorphisme ont mis enévidence une forte signature de sélection associée à la résistance à la clothianidine affectant uncluster de gènes CYPs précédemment associés à la résistance. Des analyses complémentairesont révélé que la sur-expression et la sélection d’un variant protéique du gène CYP6M1 sontassociés au phénotype de résistance observé.Concernant l’effet de l’environnement sur la tolérance à Fludora® Fusion, l’exposition delarves d’An. gambiae à une dose sub-létale d’un mélange de pesticides agrochimiques aengendré une augmentation significative de la tolérance à la clothianidine et au mélangeFludora® Fusion chez les femelles adultes, suggérant que l'efficacité du mélange reposeprincipalement sur la clothianidine et que la tolérance à ce néonicotinoïde est affectée par leprésence de composés agrochimiques. L’analyse par transcriptomique réalisée chez des larvesexposées ou non et les adultes issus de ces larves a révélé une sur-transcription de nombreuxgènes codants pour des protéines cuticulaires et des P450s dont certains ont déjà été associés àla résistance à la clothianidine. Dans l'ensemble, cette thèse confirme la valeur ajoutée de la combinaison Fludora® Fusionen lutte anti-vectorielle et son potentiel en termes de gestion de la résistance. Ces travaux confirment également que, comme chez les ravageurs de cultures, l’utilisation seule des néonicotinoïdes en lutte anti-vectorielle est fortement susceptible d’engendrer l’émergence d’une résistance chez An. gambiae et que les activités agricoles peuvent impacter la tolérance des moustiques à cette famille d’insecticide.

To overcome the spread of pyrethroid resistance in malaria vectors, Bayer has recentlydeveloped a new insecticide formulation (Fludora® Fusion) combining the insecticidesdeltamethrin (class II pyrethroids) and clothianidin (neonicotinoid) for indoor residual spraying.Although this novel combination showed a good efficacy on Anopheles mosquitoes, its longtermefficacy has not yet been evaluated. In this context, the present thesis aimed at studying,across multiple generations, the dynamics of resistance upon a controlled selection withFludora® Fusion or its two insecticide components in An. gambiae and investigate theunderlying mechanisms through a transcriptomic approach. In parallel, the impact of a sublethalexposure of larvae to agrochemicals on the tolerance of adults to Fludora® Fusion andits two insecticide components was performed.A field-derived An. gambiae line carrying resistance alleles to multiple insecticide familiesat low frequencies was selected in the laboratory for multiple generations with Fludora®Fusion, deltamethrin alone or clothianidin alone. This study confirmed the potential ofFludora® Fusion to prevent the selection of resistance as compared to deltamethrin orclothianidin alone. Deltamethrin selection led to the rapid rise of resistance in link with theselection of the Kdr L1014F target-site mutation. Selection with clothianidin alone also led tothe emergence of metabolic resistance associated with detoxification enzymes includingcytochromes P450 (CYP genes). Polymorphism data pinpointed a strong selection signatureassociated with clothianidin resistance affecting a large CYP cluster previously associated withresistance. Subsequent analyses suggested that the over-expression and the selection of aparticular variant of the gene CYP6M1 are associated with the observed resistance phenotype.Regarding the impact of environment on Fludora® Fusion, the exposure of An. gambiaelarvae to a sub-lethal dose of an agrochemical mixture led to an increased tolerance to Fludora®Fusion and clothianidin in adult females suggesting that Fludora® Fusion efficacy mainly relieson clothianidin which can be affected by the presence of agrochemicals. A transcriptomicanalysis performed in larvae exposed or not and in adults obtained from these larvae revealedan over-transcription of multiple genes encoding cuticle proteins and cytochromes P450 amongwhich some were previously associated with clothianidin resistance.Overall this thesis confirmed the added value of Fludora® Fusion in vector control and itspotential in terms of resistance management. This work also suggest that the use ofneonicotinoids alone can select for resistance in mosquitoes as previously observed in croppests, and a significant impact of agrochemicals on the tolerance of mosquitoes to thisinsecticide family.