Evolution de la résistance aux insecticides au locus ace-1 chez les moustiques

Evolution of insecticide resistance at the ace-1 locus in mosquito species

• Auteur / Autrice : Haoués Alout
• Direction : Mylène Weill
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'évolution
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mutation (biologie)

Culex

Anopheles

Protéines recombinées

Résistance aux insecticides

Mots clés libres

Resistance

Insecticide

Protéine recombinante

Anopheles gambiae

Culex pipiens

Sélection

Mutations

Duplication

Introgression

Résumé

L'acétylcholinestérase (AChE) est une enzyme qui contrôle l'influx nerveux et est la cible des insecticides organophosphorés (OP) et carbamates (CX). Nous avons identifié les mutations du gène ace-1 qui sont impliquées dans la résistance aux insecticides chez les moustiques de plusieurs espèces. Trois mutations de l'AChE1 (G119S, F290V et F331W) ont été caractérisées biochimiquement et leur rôle dans la résistance a été démontré. La mutation G119S qui est la plus fréquente en populations naturelles confère une résistance plus forte et à un plus large spectre d'insecticides que les deux autres mutations. L'étude des séquences des différents allèles a confirmé que la mutation G119S s'est produite chez plusieurs espèces. La mutation F290V n'a été trouvée que chez Culex pipiens et s'est produite au moins 7 fois indépendamment dans le bassin méditerranéen. Enfin, la mutation F331W n'a été trouvée que chez Culex tritaeniorhynchus où elle semble fixée sur un transect de 2000 km en Chine. De plus, de nombreuses duplications associant une copie sensible et une copie résistante (G119S ou F290V) du gène ace-1 ont été mises en évidence dans les populations de C. Pipiens. Une duplication du gène ace-1 G119S a été également détectée chez Anopheles gambiae. Le petit nombre de mutations observé chez cinq espèces ainsi que l'existence de duplications supposées réduire le coût génétique associé à ces mutations suggèrent l'existence de contraintes importantes exercées sur l'AChE1. Ce constat nous a amené à rechercher de nouvelles molécules inhibant l'AChE1 G119S qui permettraient de contrôler les populations résistantes de C. Pipiens et d'An. Gambiae.

The acetylcholinesterase-1 (AChE1) is a key nervous system enzyme, which is the target of organophosphorous and carbamates insecticides. We identified mutations at the ace-1 locus responsible for insecticide resistance in mosquitoes and characterized them biochemically. Only three mutations (G119S, F290V and F331W) were found in natural populations and the AChE1 G119S, which appears to be the most frequent, provides a broader spectrum of resistance. While the G119S mutation is present in several mosquito species, the F290V mutation was found only in C. Pipiens where it occurs seven times independently in the Mediterranean countries. The F331W was also found only in C. Tritaeniorhynchus where it appears to be fixed along a 2000 km transect in China. Additionally, several duplicated ace-1 alleles, associating a susceptible and a resistant copy (G119S or F290V) were detected in natural populations of C. Pipiens. The ace-1 duplication associated with the G119S mutation was also detected in An. Gambiae mosquitoes. The duplicated alleles are expected to reduce the fitness cost of these mutations. The low number of mutations found in five mosquito species and the existence of many duplicated alleles in natural populations suggest an important constraint on AChE1 enzyme. The probability to select for a further mutation responsible for resistance is very low. Then, we attempt to develop new chemical insecticides to control specifically the G119S AChE1 resistant mosquitoes in order to limit the selection for a new resistant mechanism.