Diss. (sammanfattning) Stockholm : Stockholm universitet, 2007. / Härtill 4 uppsatser.

En Afrique de l'Ouest, le moustique An. gambiae s.s vecteur majeur du paludisme est subdivisé en deux formes moléculaires, M et S, génétiquement et écologiquement différenciées. La forme moléculaire M se développe préférentiellement dans des collections d'eau pérennes en zone aride, généralement d'origine anthropique, permettant sa présence tout au long de l'année alors que la forme S se reproduit principalement dans des gîtes temporaires de savane humide dépendant des précipitations et disparaît en saison sèche. Cette subdivision génère des profils de dynamique de transmission palustre différents en fonction des zones où ces formes sont implantées. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif l'étude des facteurs écologiques de différenciation entre M et S, en se focalisant notamment sur leur écologie larvaire, afin de mieux appréhender leur distribution actuelle et future. L'étude de la distribution des populations naturelles de ces vecteurs dans une zone d'endémie palustre au Burkina Faso a permis de mettre en évidence que les niches écologiques de ces deux formes sont en étroite corrélation avec la temporalité des milieux aquatiques et la complexité des écosystèmes qu'ils hébergent. La forme M apparaît clairement liée aux habitats permanents anthropiques et à la structure des communautés qu'ils soutiennent alors que la forme S ainsi que l'espèce jumelle An. arabiensis sont associées aux habitats simples et temporaires, majoritairement retrouvés en zone rurale de savane.Cette distribution des deux formes le long d'un gradient d'hydropériode est en accord avec les interactions dominantes et les adaptations qu'elles induisent afin de pouvoir exploiter ces milieux. La forme S, associée aux milieux temporaires, s'est révélée plus compétitive que la forme M en diminuant son temps de développement larvaire en présence de compétiteurs (forme M). L'étude de la pression de sélection due à la prédation, interaction dominante dans les milieux permanents, démontre que la forme M est moins susceptible que la forme S. L'analyse du comportement larvaire a permis de mettre en évidence des différences entre ces deux formes, notamment l'existence d'un comportement plus plastique chez la forme M qui réduit son activité en présence d'un prédateur. Ce mécanisme est une des adaptations qui a favorisé le succès d'An.gambiae dans les milieux permanents.Notre approche, basée sur l'écologie larvaire des formes M et S d'An. gambiae nous a permis de mieux comprendre les processus par lesquels ces vecteurs ont évolué et se sont adaptés à différents contextes écologiques. Ces adaptations reflètent la spécialisation de ces deux formes dans leur milieu respectif et permettent en partie d'expliquer la ségrégation écologique observée sur le terrain. L'amélioration de nos connaissance sur la bio-écologie de ces vecteurs est primordiale afin d'en apprécier le potentiel évolutif dans le contexte actuel des changements globaux. / In West Africa, the main Malaria vector, the mosquito Anopheles gambiae is actually subdivided into two molecular forms named M and S, which can be genetically and environmentally differentiated. The M form preferentially breeds in permanent freshwater collections mainly resulting from human activity and is reproductively active all year round, whereas the S form thrives in temporary breeding sites and is present during the rainy season only. This subdivision generates different dynamics of Malaria transmission in areas where these forms are found. In this context, this thesis aims to study the ecological factors of differentiation between M and S, focusing on their larval ecology to better understand their current and future distribution.The study of the distribution of natural populations of these vectors in an endemic area in Burkina Faso has provided evidence that the ecological niches of these forms are closely correlated with the degree of temporality and the community complexity of aquatic ecosystems. The M form is clearly linked to permanent anthropogenic habitats and the structures they support, while the S form and its sibling species An. arabiensis are associated with simple and temporary habitats, mostly found in rural savannas.The distribution of the two forms along a hydroperiod gradient is consistent with the dominant interactions and adaptations they induce in order to be able to exploit their environments. In relation to temporary habitat, the S form was more competitive than the M form by reducing its larval development time in the presence of competitor (M form). The study of selection pressure due to predation, dominant interaction in permanent habitat, shows that the M forms suffer lesser predation rate than the S form. Analysis of larval behavior highlighted differences between these two forms, such as the existence of a more plastic behavior in the form M, which reduced its rate of activity in predator presence. This mechanism is one of the adaptations that have facilitated the success of An. gambiae in permanent aquatic habitats.Our approach, based on the larval ecology of M and S forms of An. gambiae has enabled us to better understand the processes by which these vectors have evolved and adapted to different ecological contexts. These adaptations reflect the specialization of these two forms in their respective habitats and can partially explain the ecological segregation observed in the field. Improving our knowledge on bio-ecology of these vectors is essential to appreciate their evolutionary potential in the current context of global change.

Grâce aux progrès expérimentaux permettant d'étudier deux phénotypes qui sont d'un intérêt majeur dans la compréhension des capacités d'adaptation d'A. gambiae s.s. à son environnement. Les différences de résistance à la dessiccation mises en évidence entre les différents caryotypes liés à l'inversion chromosomique 2La et entre les formes moléculaires M et S offrent des pistes intéressantes pour l'identification de facteurs génétiques impliqués dans la divergence écologique au sein de ce complexe d'espèces. / Thanks to progress in sequencing, the genomes of many organisms are known and available. Thus, functional genomics, the elucidation of gene function in sequenced genome, is currently booming. However, there is a gap between our growing knowledge in genetic and the current sparse information on phentoypic data ( "phenotype gap"). All organisms whose genome has been sequenced are facing this problem, including Anopheles gambiae.Anopheles gambiae sensu lato is a complex of sibling species, indistinguishable from a morphological point of view, present on almost the entire African continent. A. gambiae demonstrates an extreme environmental ubiquity and the characterization of phenotypes associated with adaptation to varying environments as well as the identification of genes involved in this adaptation is one of the main research axes in the post-genome area of this major malaria vector.We have studied some phenotypes associated with aridity and temperature in the nominal species of the A. gambiae complex. These two parameters are discriminent in the distribution of molecular forms and chromosomal inversions that characterize this species and may be involved in ecological divergence and speciation. We first measured desiccation resistance of adult mosquitoes of A. gambiae s.s. and we then studied the preferred temperatures of larvae in a choice device set-up (the shuttlebox). We compared the thermoregulation behavior and thermal preferences of a laboratory strain with field larvae of A. gambiae s.s. We also presented preliminary data on the preferred temperatures measured in field larvae of the S and M molecular forms.From a technical point of view, we improved an existing device for testing the survival of mosquitoes in highly desiccated conditions by coupling it with a video surveillance system, which help to increase the accuracy in determining the survival time, to avoid disturbing the system during the experiment and allow to test relatively large numbers of individuals. This study revealed a significant association between the 2La chromosomal inversion and resistance to desiccation in A. gambiae and highlighted the role of body size in the survival of this mosquito in dry environments.We also adapted a new device to study experimentally the thermopreference of A. gambiae s.s. larvae. The results showed that laboratory larvae and field M molecular form larvae had similar thermal preferences, consistent with the values of temperature usually found in natural breeding sites. In addition, the S molecular form larvae from southern Cameroon had preferences similar to those of northern Cameroon, regardless of karyotypes related to chromosomal inversions. In addition, the comparison of data for the M and S molecular forms larvae revealed that there was no significant difference in thermal preferences or in thermoregulatory behavior.Our results have contributed to the development of two experimental devices to study two phenotypes that are of major interest in understanding the adaptation of A. gambiae s.s. to its environment. The differences in desiccation resistance between the different karyotypes associated with the 2La chromosomal inversion and between the M and S molecular forms offer interesting new possibilities for the identification of genetic factors involved in their ecological divergence.

La plasmodione est une benzylmenadione (bMD) qui a été désignée comme inhibiteur subversif de flavoenzymes. Ces enzymes utilisent FAD comme co-facteur et sont impliquées dans de nombreux processus biologiques, et notamment dans le maintien de l’homéostasie redox par les systèmes thiorédoxine et glutathion. La plasmodione présente une forte activité contre P. falciparum in vitro, elle est actif sur tous les stades asexués, préférentiellement sur les stades anneaux, avec une vitesse d’élimination des parasites très rapide. Mon objectif a été de tester sa capacité à bloquer la transmission du parasite murin au moustique et de contribuer à déterminer son mode d’action. Pour ce faire, j’ai dans un premier temps mis au point de nouveaux protocoles. Mes résultats ont démontré que (i) la plasmodione réduit le développement du parasite in vivo et limite la transmission du parasite au moustique en agissant sur tous les stades parasitaires sexués infectieux pour le moustique ; (ii) qu’un dérivé de la même famille, plus soluble, est beaucoup plus efficace, notamment sur les stades sexués et la transmission ; (iii) que lorsqu’ils sont délivrés directement au moustique, il n’y a aucun effet du bleu de méthylène ou de la plasmodione sur la survie des moustique ; (iv) enfin en utilisant des parasites invalidés pour la GR, la GS, la γGCS ou la GluPho, mes résultats suggèrent que le modèle d’action proposé des bMDs est à revoir, et que d’autres flavoenzymes pourraient être la cible. / Plasmodione is a benzylmenadione, synthetized as a flavoenzyme inhibitor. These enzymes use FAD as a cofactor and are involved in numerous biologic processes, including the regulation of the redox equilibrium through thioredoxin and glutathione metabolisms. Plasmodione is very efficient in vitro against all stages of the human parasite P. falciparum, especially on ring stages, and is a fast killer. The aims of my PhD were to monitor the ability of Plasmodione to block parasite transmission to mosquitoes and to characterized its mode of action. For that, I had to implement new protocols. My results showed (i) that Plasmodione decrease both the parasite development in vivo and its transmission to mosquitoes while acting on every sexual stage infectious for the mosquito. (ii) A derivative from the same chemical family, more soluble, is more efficient than Plasmodione, especially on asexual stages and on transmission. (iii) When compounds are directly deliver into mosquitoes, neither methylene blue or Plasmodione have an effect on the survival. (iv) Finally, the use of knock out parasites for the GR, GS, γGCS or GluPho genes suggest that the proposed mode of action of the benzylmenadiones has to be corrected and other flavoenzymes could be targeted rather than GR.

Le MALDI-TOF MS (Matrix Assisted, Laser Desorption/Ionization Time-Of-Flight Mass Spectrometry) est une technique protéomique qui est utilisée en routine pour l’identification des microorganismes dans les laboratoires de microbiologie. Ainsi, dans ce travail nous avons évalué le MALDI-TOF MS pour l’identification du repas sanguin des moustiques. Dans la première partie de notre travail, une revue bibliographique a été effectuée sur les différentes méthodes (sérologiques, biologie moléculaire) connues dans les études de préférence trophiques des arthropodes. La deuxième partie fut l’optimisation du MALDI-TOF MS pour l’identification de l’origine du repas sanguin des moustiques. Pour l’optimisation, Anopheles gambiae Giles et Aedes albopictus ont été artificiellement nourris sur le sang de plusieurs hôtes vertébrés en utilisant l’appareil Hemotek durant deux heures sous les conditions standard. Nos résultats ont montré que la comparaison des spectres provenant des moustiques nourris sur le même type de sang révèle une grande reproductibilité des profils protéiques. L’interrogation des MS spectres contre la base de données a révélé une identification correcte de l'origine du repas sanguin pour les spécimens collectés moins de 24 heures après la prise du repas sanguin. Pour les échantillons collectés sur le terrain, le MALDI-TOF MS a permis de détecter dans le repas de sang des moustiques une grande diversité d’hôtes domestiques. En conséquence la technique MALDI-TOF MS serait un outil efficace pour les études de surveillance épidémiologique des maladies vectorielles et l'identification de la préférence trophique de spécimens fraichement gorgés. / MALDI-TOF MS (Matrix Assisted, Laser Desorption/Ionization Time-Of-Flight Mass Spectrometry) is a proteomic technique that routinely used for microorganisms identification in clinical microbiology laboratory. Recently, the MALDI-TOF MS was successfully used as a innovative tool for arthropod identification. Thus, in this work we evaluated the MALDI-TOF MS to identify the blood meal sources from engorged mosquitoes. In the first part of our work, a bibliographical review was carried out on the different methods (serological, molecular biology) known in the trophic preference determination of hematophagous arthropods. The second part was optimization of the MALDI-TOF MS for identifying the origin of the blood meal of mosquitoes. For optimization, the Anopheles gambiae Giles and Aedes albopictus were artificially fed on several vertebrate hosts blood using the Hemotek device for two hours under standard conditions. Our results showed intra-species reproducibility and inter-species specificity of MS spectra from mosquitoes engorged on the same or different vertebrate hosts. The MS spectra querying against the database reveal a correct identification of the the blood meal origin from the specimens collected less than 24 hours post-feeding. For field samples, MALDI-TOF MS allowed to detect the mosquitoes blood meal fed on wide variety of domestic hosts. Consequently the MALDI-TOF MS technique would be an effective tool for epidemiological surveys of vector-borne diseases and the identification of the trophic preference of mosquito freshly engorged.

Dans les savanes d'Afrique de l'Ouest, les moustiques Anopheles coluzzii et An. gambiae, qui transmettent le paludisme, pullulent en saison des pluies et disparaissent en saison sèche. Les mécanismes permettant le maintien des populations d'Anophèles d'une année sur l'autre restent inconnus et difficiles à mettre en évidence sur le terrain. Au cours de ce travail, nous avons étudié, par des approches comparatives et expérimentales, la plasticité physiologique et morphologique des femelles An. coluzzii et An. gambiae exprimée en réponse aux conditions déshydratantes de la saison sèche. Des analyses métabolomiques, protéomiques, morphométriques et respirométriques, nous ont permis de mettre en évidence une grande variabilité des profils exprimés entre les espèces et entre les différentes populations d'An. coluzzii. / In dry savannahs of West Africa, the malarial mosquitoes Anopheles coluzzii and An. gambiae swarm during the rainy season but almost disappear at the onset of the dry season. Interestingly, the ecological and physiological bases enhancing the survival of these insects during the desiccating conditions of the dry season remain unknown, and hard to understand with field studies. In the present work, we conducted experimental and comparative studies to analyse the physiological and morphological plasticity of female An. coluzzii and An. gambiae mosquitoes in response to the environmental conditions of the dry season. Metabolomic, proteomic, morphometric and gas exchange analyses highlighted a wide range of responses to the dry season conditions in these species, and enables distinguishing the two considered species.

Au cours de ma thèse, j’ai développé et mis en place de nouvelles méthodes utilisant les récentes technologies du séquençage à très haut débit, des outils bioinformatiques et du «reciprocal allele-specifique RNA interference » (rasRNAi) dans l’objectif d’identifier les facteurs génétiques et non génétiques responsables de la résistance du moustique Anopheles gambiae aux parasites du paludisme murin Plasmodium berghei. J’ai mis en place une stratégie d’identification des polymorphismes dans les lignées résistantes et sensibles afin de sélectionner des marqueurs génétiques pour de futures analyses génétiques et lister les gènes polymorphiques. J’ai contribué à l’élaboration de nouvelles sondes ARN double-brin (dsRNAs) allèle spécifique pour la méthode du rasRNAi en identifiant le processus de découpage du dsRNA injecté chez des moustiques par l’analyse des petits ARNs séquencés issus du dsRNA injecté. J’ai élaboré un pipeline pour identifier la composition du microbiote des lignées sensibles et résistantes dans le but de les comparer. / During my PhD, I developed and implemented new methods and tools using the latest technologies of the Next Generation Sequencing, bioinformatics tools and the « reciprocal allele-specific RNA interference » (rasRNAi) method with the aim of identifying genetic and non-genetic factors responsible for the resistance of the mosquito Anopheles gambiae to the mouse malaria parasites Plasmodium berghei. I have implemented a strategy for identifying polymorphisms in the resistant and susceptible lines to (1) select genetic markers for future genetic analysis and (2) list the polymorphicgenes. I contributed to the development of a new allele-specific dsRNA probe for the rasRNAi method by identifying how mosquitoes process the injected dsRNA by the analysis of sequenced small RNAs from the injected dsRNA. I developed a pipeline to identify the microbiota composition in susceptible and resistant lines in order to compare them.

Le paludisme constitue un problème majeur de santé publique en zone tropicale et subtropicale. La morbidité ainsi que la mortalité sont principalement dues au parasite Plasmodium falciparum transmis à l'homme par la piqûre de moustiques femelles du genre Anopheles. Dans le but d'orienter au mieux les stratégies d'élimination du paludisme et d'une meilleure évaluation de l'efficacité des méthodes de lutte, les indicateurs mesurant le risque de transmission doivent être plus sensibles. Il a été montré que la réponse anticorps humaine contre des protéines/peptides salivaires d'Anopheles représente un bio-marqueur d'exposition aux piqûres de moustiques et pouvait être un indicateur de la transmission du paludisme. Toutefois cet outil doit être optimisé. Ce travail a ainsi un double objectif : i) valider la protéine salivaire CE5 comme bio-marqueur d'exposition aux piqûres d'Anopheles et comme indicateur évaluant l'efficacité de stratégie de lutte anti-vectorielle, et 2) identifier de nouvelles protéines salivaires comme candidat bio-marqueur spécifique à l'exposition de l'homme aux seules piqûres infectantes d'Anopheles. Tout d'abord, nous avons démontré que la réponse anticorps IgG contre la protéine CE5 pourrait être un indicateur du contact homme-vecteur, complémentaire et très sensible, en mesurant l'exposition de l'homme aux piqûres d'Anopheles et un outil évaluant l'efficacité, à court terme, des moustiquaires imprégnées d'insecticide. Par la suite, les méthodes de protéomique 2D-DIGE et de spectrométrie de masse ont permis d'identifier cinq protéines salivaires (gSG6 , gSG1b , TRIO , SG5 et la forme longue D7) qui sont surexprimées dans les glandes salivaires d'An. gambiae infectées par P. falciparum. Des peptides de chaque protéine, définis in silico, apparaissent antigéniques chez des individus exposés aux piqûres d'Anopheles, après évaluation par la technique d'épitope mapping. L'ensemble de ces travaux est non seulement une première étape pour optimiser cet outil immuno-épidémiologique évaluant le contact homme-vecteur mais démontre également la possibilité de définir un nouveau bio-marqueur qui serait spécifique des piqûres infectantes d'Anopheles. / Malaria is a major public health problem in tropical and subtropical areas. Morbidity and mortality are mainly due to Plasmodium falciparum transmitted to human individuals by the bite of female Anopheles mosquitoes. In order to orientate appropriate strategies for malaria elimination and for a better evaluation of the efficacy of control methods, the indicators measuring the risk of transmission should be more sensitive. It has been shown that the human antibody response against Anopheles salivary proteins/peptides represents a biomarker of exposure to mosquito bites and could be an indicator of malaria transmission. However, this tool must be optimized. This work has thus two objectives: i) to validate the salivary protein cE5 as biomarker of exposure to Anopheles bites and as an indicator for evaluating the efficacy of vector control strategy, and 2) to identify new salivary proteins as a candidate biomarker only specific to human exposure to infective bites of Anopheles.First, we demonstrated that the IgG antibody response to cE5 protein could be an indicator of human-vector contact, complementary and very sensitive, measuring the human exposure to Anopheles bites and a tool evaluating the short-term efficacy of insecticide treated nets. Subsequently, the proteomic methods, 2D - DIGE and mass spectrometry, allowed to identify five salivary proteins (gSG6, gSG1b, TRIO, SG5 and the long form D7) which are overexpressed in the salivary glands of An . gambiae infected by wild P. falciparum. Peptides for each protein, identified in silico, appear antigenic in individuals exposed to Anopheles bites, after the evaluation by the epitope mapping technique.Altogether, this work is not only the first step to optimize this immuno-epidemiological tool assessing the human-vector contact, but also demonstrates the possibility to define a new biomarker specific to the infective bites of Anopheles.

Le contrôle du paludisme ne semble aujourd'hui envisageable que par stratégies combinées ciblant différents stades du parasite. Chez le vecteur, certains mécanismes de la réponse immunitaire pourraient être manipulés pour bloquer le développement sporogonique du parasite. Cette thèse examine les effets de la diversité du vecteur et du parasite dans le couple le plus important en termes d'épidémiologie, A. gambiae - P. falciparum. Des polymorphismes de gènes de l'immunité du moustique contrôlant le niveau d'infection ont été identifiés par étude d'association. Certains d'entre eux ont un effet spécifique selon les isolats de parasites, suggérant de potentielles interactions génotype X génotype. Nous avons déterminé un déséquilibre de liaison très bas dans les populations naturelles de vecteurs, validant notre approche par gènes candidats. Les caractéristiques et les forces évolutives faisant d'A. gambiae un vecteur du paludisme majeur sont discutées. Les diverses populations de vecteurs et parasites peuvent interagir de manière spécifique. Pour tester cela, des infections par des isolats de parasites sympatriques et allopatriques ont été comparées, montrant des intensités plus faibles dans les couples sympatriques. Les profils d'expression des gènes montrent cependant peu de régulations spécifiques aux populations, mais plutôt des différences extrêmes selon les isolats de parasites. Ces résultats suggèrent des effets importants de la diversité entre populations et individus. En conclusion, cette thèse souligne l'importance de la prise en compte de la diversité naturelle des vecteurs et parasites dans les recherches futures sur leurs interactions. / To achieve malaria control a variety of approaches must be combined targeting different stages of the parasites life cycle. With better understanding of mosquito immunity, it is hoped that aspects of natural resistance can be manipulated to prevent parasite development. This thesis investigates the effect of both mosquito and parasite diversity on the mosquitoes response to malaria using the most important human malaria system; Anopheles gambiae-Plasmodium falciparum in natural/semi-natural conditions. Mosquito loci are identified that significantly control infection phenotype, some of which act in a parasite isolate specific manner, highlighting their potential involvement in genotype by genotype interactions. Such research is moving towards genomewide studies; however, on finding very low linkage disequilibrium in wild mosquitoes, it favors candidate gene association studies. A. gambiae characteristics that make it such a good malaria vector are discussed and the evolutionary forces driving these traits. Selection behind vector-parasite interactions can differ spatially and temporally causing specificities in sympatric couples. Sympatric and allopatric mosquito infections with malaria are compared, showing that sympatric infections develop lower infection intensities suggesting local adaptation. Mosquito gene expression profiles highlight a small number of genes differentially regulated between sympatric and allopatric infections, however extreme differences in gene regulation are observed within populations, probably driven by the variable nature of malaria parasites. This thesis highlights the importance of taking into account natural diversity in future research.

Der Überträger von Malaria, Anopheles gambiae, fordert jedes Jahr das Leben von etwa einer halben Million Menschen. Dennoch haben Mücken Mechanismen entwickelt, die die Ausbreitung von Krankheitserregern einschränken können. Der NF-κB-ähnliche Signalweg REL2 wurde als Schlüsselmechanismus für die Abtötung von Plasmodium falciparum in Mücken beschrieben, der sie bei experimenteller Aktivierung resistent gegen Plasmodium-Parasiten macht. Der Weg blieb jedoch schlecht charakterisiert. Zur Charakterisierung des REL2-Signalwegs wurden Loss-of-Function-Mutanten des Gens das Transkriptionsfaktor REL2 kodiert verwendet. Hier wurde die Fitness der Mücken mit REL2-Mangel, ihre Anfälligkeit für eine Infektion mit P. falciparum und Veränderungen in ihren mikrobiellen Gemeinschaften untersucht. Es wurde eine entscheidende Rolle des REL2-Signalwegs bei der Kontrolle der Proliferation des Mitteldarmmikrobioms und folglich des Überlebens der Mücken identifiziert. Es konnte kein konsistenter Phänotyp in der Anfälligkeit von REL2-Mutanten gegenüber Plasmodium beobachtet werden. Die Interaktion des Signalwegs und des Parasiten war indirekt, als Folge der REL2- und Mikrobiom-Interaktion. Gewebespezifische Transkriptomsequenzierung wurde verwendet um REL2-Genziele zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigten die gewebespezifische Funktion des REL2-Signalwegs, wobei der Mitteldarm der Hauptort seiner Aktivität ist. Die identifizierten REL2-Genziele gehörten zu verschiedenen Domänen der Mückenphysiologie, einschließlich des Stoffwechsels. Mit weiteren Experimenten wurde die Rolle des REL2-Signalwegs bei der Blutmahlzeitverdauung und dem Management von Zucker- und Lipidressourcen beobachtet. Diese Studie ist die erste, die die Hauptgewebe der REL2-Aktivität und die Genziele des Signalwegs in Mücken identifiziert. Seine Hauptfunktion ist die Regulierung der mikrobiellen Gemeinschaften der Mücken im Mitteldarm, aber der Signalweg ist auch an der Feinabstimmung von Stoffwechselprozessen beteiligt. / Malaria vector, Anopheles gambiae, claims lives of around half a million people each year. But mosquitoes have developed an array of mechanisms that can limit pathogen proliferation. NF-κB-like signaling pathway REL2 has been described as a key mechanism for Plasmodium falciparum killing in mosquitoes, rendering them resistant to Plasmodium parasites when experimentally activated. However, the pathway remained poorly characterized. With an aim to characterize the REL2-dependent Plasmodium killing, loss-of-function mutants of the gene encoding the NF-κB-like transcription factor REL2 were used. The fitness of the REL2 deficient mosquitoes, their susceptibility to P. falciparum infection, and changes in their microbial communities were investigated. A critical role of REL2 pathway in controlling the midgut microbiome proliferation, and consequently the mosquito survival, has been identified. Interestingly, no consistent phenotype could be observed in the susceptibility of REL2 mutants to Plasmodium. Rather, the interaction of the pathway and parasite seems to be indirect, as a consequence of the REL2 and microbiome interaction. Furthermore, tissue-specific transcriptome sequencing was used to identify REL2 gene targets. The sequencing results revealed the tissue-specific function of the REL2-pathway, with the midgut being the main site of its activity. Identified REL2 gene targets belonged to various domains of mosquito physiology, including metabolism. With further experiments, the role of the REL2 pathway in blood meal digestion and management of sugar and lipid resources has been observed. Taken together, this study is the first to identify the main tissues of the REL2 activity and also gene targets of the pathway in mosquitoes. Its main function was found to be the regulation of mosquito microbial communities in the midgut, but the pathway also seems involved in fine-tuning of metabolic processes.