Th.--Sci. nat.--Paris 11, 1977. / Rés. en angl. et en fr.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Pharmacie : Nantes : 2008. / Bibliogr.

Les maladies transmises par les moustiques représentent une menace permanente en santé publique. La principale mesure pour protéger les populations contre les piqûres infectieuses repose actuellement sur l’utilisation d’insecticides, mais celle-ci est menacée par la propagation des mécanismes de résistance au sein des populations de moustiques. Dans ce contexte, les répulsifs représentent un outil de choix pour réduire à la fois les nuisances provoquées par les moustiques et le risque d’infection. Parmi eux, le DEET (N, N-diéthyl-3-méthylbenzamide) a prouvé une efficacité remarquable aussi bien lors d’expérimentations en laboratoire que sur le terrain. Malgré cela, les répulsifs ont toujours été utilisés de manière empirique, et leur mode d’action reste très mal connu. Le but de ce projet de thèse a été : i) de participer à l’évaluation du potentiel d’intégration du répulsif DEET dans la lutte antivectorielle, ii) de mesurer l’impact de paramètres physiologiques du moustique d’intérêt épidémiologique tels que l’expérience, l’âge et l’infection sur l’efficacité des méthodes de lutte, répulsifs et insecticides pyréthrinoïdes et iii) de quantifier l’impact des répulsifs et insecticides sur les traits d’histoire de vie des moustiques. Les expériences ont été réalisées sur Anopheles gambiae et Aedes albopictus, respectivement vecteurs de l’agent du paludisme et d’arbovirus tels que le virus de la dengue. Nos résultats ont permis de démontrer que l’état physiologique du moustique influe sur l’efficacité des méthodes de lutte ; premièrement, les moustiques porteurs de la mutation kdr ayant obtenu un repas de sang en contact avec de la perméthrine ne sont plus irrités par ce composé lors d’une seconde exposition, dans les conditions testées et à une dose recommandée pour l’imprégnation de moustiquaires. Au contraire, un repas de sang obtenu en présence DEET n’a pas affecté l’efficacité de ce composé à inhiber un repas de sang à l’exposition suivante. Ensuite, le DEET s’est montré plus efficace chez les moustiques âgés que chez les moustiques jeunes, et les résultats sont similaires chez les deux espèces et indépendants du statut de résistance aux insecticides. D’autre part, l’efficacité de la deltaméthrine et du DEET ne sont pas modifiés lorsque les moustiques sont infectés par le parasite Plasmodium falciparum. Cependant, une augmentation de la mortalité a été observée chez les femelles anophèles infectées au stade sporozoites lors de certaines expérimentations, indépendamment du traitement chimique de la moustiquaire, et suggère un coût de l’infection « réplicat-dépendant ». Enfin, le DEET génère un impact au long terme sur la fécondité et la fertilité des moustiques, effets qui ne sont pas observés dans notre protocole pour la perméthrine. Ces résultats donnent donc des pistes pour redéfinir les priorités dans les programmes de lutte, afin de cibler en premier lieu les moustiques les plus à même de transmettre des pathogènes. Ils soulignent également la nécessité de considérer à la fois l’état physiologique du moustique et l’impact sur le long terme des insecticides et répulsifs lors de l’évaluation des outils de lutte. / Mosquito-borne diseases are a permanent public health threat. The main way to protect populations against infectious bites relies on the use of insecticides, but their efficacy is threatened by the spread of resistance mechanisms among vector populations. In this context, repellents are a promising tool for reducing both mosquito nuisance and infection risk. Among them, DEET (N, N-diéthyl-3-méthylbenzamide) has proven great efficacy both in laboratory and field experiments. Despite this, repellents, are still used from an empirical way and their mode of action remains poorly understood. The aim of the present project was to: i) participate to the evaluation of the potential of integration of the DEET repellent in mosquito control, ii) measure the impact of mosquito physiological parameters of epidemiological relevance such as experience, age and infection, on the efficacy of repellents and insecticides, and iii) quantify the impact of repellents and insecticides on mosquito life-history traits. Experiments were performed on Anopheles gambiae and Aedes albopictus, vectors of the malaria parasite and of arboviruses such as dengue, respectively. Our results allowed to demonstrate that mosquito physiological state influences the efficacy of control tools; first, after successfully obtaining a blood meal in contact with permethrin, mosquitoes carrying kdr mutation are no longer inhibited by this compound at the subsequent exposure, at the recommended dose for net impregnation and under our experimental design. On the contrary, a first blood meal obtained in presence of DEET does not affect its efficacy at the following exposure. Then, DEET appeared to be more efficient against old mosquitoes that against younger ones, and results are consistent in the two species, independently of the insecticide resistance status. Besides, efficacy of DEET and deltamethrin is not modified when mosquitoes are infected with Plasmodium falciparum. However, an increased mortality was observed in anopheles when infected with transmissible stages (i.e. sporozoites), independently of chemical exposure, which suggest a cost of infection and seems to be “replicate-dependent”. Finally, DEET produces a long-term impact on mosquito fecundity and fertility, which is not observed with permethrin under our protocol. These results give insights to redefine the priorities in mosquito control programs, in order to specifically targeting mosquitoes that are the most susceptible to transmit pathogens. These observations also underline the need for considering both mosquito physiological state and the long-term impact of repellents and insecticides during the evaluation of control tools.

Au cours des dernières années, de nombreuses épidémies ont emergé ou ré émergé, et sont causées par des arbovirus (arthropod-borne viruses), des virus transmis à des vertébrés par des insectes piqueurs vecteurs. Avec l'augmentation de la densité humaine dans certaines zones géographiques et le réchauffement climatique qui contribuent à l'expansion géographique des vecteurs, les maladies induites par ces virus (arboviroses) ont un impact de plus en plus important sur la santé humaine et l'économie mondiale. Il est donc déterminant d'augmenter nos connaissances sur les systèmes mis en jeux pour garantir la sécurité sanitaire des populations exposées. Les enjeux actuels reposent aussi bien sur la compréhension des virus que sur la compréhension de l'alternance d'hôtes, directement responsables de l'émergence et la dissémination des agents infectieux. Les moustiques sont des vecteurs majeurs des arbovirus comme la dengue (genre Flavivirus) et le Chikungunya (genre Alphavirus). Transmis par les mêmes moustiques Aedes aegypti et Aedes albopictus, le virus de la Dengue (DENV) est responsable de la plus importante arbovirose en zone tropicale, et le virus Chikungunya (CHIKV) est responsable dans le monde entier de centaines de milliers de cas d'infection, et les épidémies récentes ont touché les pays européens. Ainsi, il a été observé que le moustique Ae. albopictus pouvait porter simultanément CHIKV et DENV, et des cas de co-infections humaines ont été observés en Afrique. Toutefois, bien qu'en théorie les deux virus soient capables d'infecter les mêmes cellules chez l'insecte ou l'homme, il n'y a aucune étude détaillée sur les interactions au niveau cellulaire entre CHIKV et DENV lors de la co-infection d'une cellule. C'est pourquoi il est indispensable d'accroitre nos connaissances sur l'interférence éventuelle entre les virus Chikungunya et Dengue pour l'utilisation de voies cellulaires communes chez les insectes vecteurs et l'hôte humain lors de co-infection / Emergence and geographical extension of dengue (DENV), Zika (ZIKV) and chikungunya (CHIKV) viruses increase simultaneous outbreak in an increasing number of countries. To date, no vaccine or cure have yet been developed against these diseases those cause a tremendous impact on human health and in the economy worldwide. During recent simultaneous outbreaks, up to 12% of patients have been diagnosed to be co-infected by CHIKV and DENV. In addition, it was shown that the mosquitoes Aedes albopictus could carry and transmit simultaneously CHIKV and DENV. However, the pathology, as well as the epidemiology of a pathogen, relies on the interactions between several infectious agents present within an organism or a community in the environment. It is crucial to consider to which extent a host infected by a first microorganism is modified and whether its reaction to the infection by a second microorganism is consequently altered. However, there is no extensive report of Alphavirus-Flavivirus or Flavivirus- Flavivirus interactions. Our global objective is to characterize these co-infections in both mosquitoes and humans, at the cell and molecular level. To this aim, we started this project by performing sequential co- infection in different cell lines from Aedes albopictus and Aedes aegypti. We found that the permissiveness and production of DENV is enhanced in presence of CHIKV. On the contrary, there is no effect of DENV pre-infection on subsequent CHIKV co-infection. We generalized the synergistic phenomena and we showed that CHIKV pre-infection also increased the infection by DENV-1, DENV-3 and DENV-4, but also by two others re-emerging Flaviviruses, the Yellow Fever Virus (YFV), and the Zika Virus (ZIKV). Remarkably, we succeeded to establish a mosquito model of co-infection of Aedes aegypti mosquito after by different two feedings at 4 days interval. Using this sequential co-infection, we were able to show that a pre-infection of Aedes aegypti by CHIKV increase the level of DENV-2 RNA in salivary glands compare to mono-infected mosquitos. This phenotype is reminiscent of the phenotype we observed in vitro during successive infections. Altogether, our study paves the way to the characterization of molecular interaction between Flaviviruses and Alphaviruses in mosquito in vitro and in vivo. This study can be crucial for a better understanding of disease and epidemiology during simultaneous outbreaks

Thesis--Université de Paris Sud, Centre d'Orsay, 1977. / Summary in French and English. Includes bibliographical references (p. 225-228).

Dans un contexte de lutte intégrée contre les moustiques, l'Entente Interdépartementale pour la Démoustication (E.I.D. Ain, Isère, Rhône, Savoie Rhône-Alpes s'est tournée vers une lutte totalement biologique (Bti) pour lutter contre les moustiques. Mon sujet de thèse s'inscrit dans la suite d'une collaboration scientifique constante depuis 40 ans entre l'E.I.D. et le laboratoire de recherche dans lequel j'ai effectué ma thèse. Cet organisme de gestion utilise le Bti depuis 20 ans. Et bien qu'à ce jour, aucune population de moustique ne soit apparue résistante au Bti, ce gestionnaire s'interroge sur la possibilité d'apparition de populations résistantes aux traitements insecticides. Des travaux antérieurs ont laissé supposer qu'il existait une différence de sensibilité des larves de moustiques aux insecticides en fonction de leur gîte d'origine, les larves originaires de gîtes herbacées étant moins tolérantes que celles provenant des gîtes arborescents. Il nous a semblé nécessaire de comprendre et ainsi de s'intéresser aux différents mécanismes de résistance des larves de moustiques pour permettre, demain, une lutte plus efficace contre cet insecte. Et nous nous intéresserons à la résistance à divers xénobiotiques alimentaires : du téméphos (insecticide organophosphoré) au Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti - bactério-insecticide) en passant par de la litière naturelle issue de la décomposition de feuilles dans les gîtes à moustiques se révélant toxique pour les larves. L'intérêt de cette thèse est double. D'un point de vue fondamental, la connaissance et la compréhension de la résistance (des enzymes impliquées aux facteurs environnementaux en passant par les gènes mis en jeu) stimulent mes recherches. Et d'un point de vue appliqué, il est nécessaire de mettre au point, enfin, un système de lutte efficace non polluant, qui passe par la compréhension globale des résistances. La démarche expérimentale utilisée dans ce travail est d'identifier les dysfonctionnements environnementaux sur le terrain, les analyser au laboratoire sur des espèces modèles (ici Aedes aegypti) les mécanismes à l'origine de ces perturbations, puis revenir sur le terrain pour confronter les résultats de laboratoire avec ceux obtenus in natura (ici Ochlerotatus cataphylla, Aedes rusticus). Ainsi cette étude va porter à la fois sur des espèces de terrain (Aedes rusticus, Ochlerotatus cataphylla, Culex pipiens ...) que sur des espèces de laboratoires (Aedes aegypti, Aedes albopictus ...). Pour comprendre les mécanismes de résistance mis en jeu par ce nuisant, nous avons travaillés à plusieurs niveaux d'études avec des études écotoxicologiques réalisées grâce à des études de terrain en collaboration avec l'E.I.D. (Entente Interdépartementale pour la Démoustication), des études biochimiques nous permettant de caractériser les enzymes de résistance mises en jeu, et des études génétiques et moléculaires pour approfondir ces mécanismes, en espérant trouver les gènes impliqués.

Les moustiques génèrent une nuisance importante et sont notamment contrôlés grâce à des traitements insecticides. Aujourd'hui, les gîtes où se développent leurs larves sont souvent pollués par des xénobiotiques environnementaux (hydrocarbures, herbicides, pesticides, toxines naturelles...). Jusqu'à présent, l'impact de ces xénobiotiques sur la capacité des larves de moustiques à résister aux insecticides chimiques reste méconnu. Cette thèse vise à étudier la réponse des larves de d'Aedes aegypti aux xénobiotiques environnementaux et leur impact sur leur tolérance et résistance aux insecticides chimiques. Une première étude, sur le court terme, montre que des larves exposées pendant 24h à divers xénobiotiques deviennent plus tolérantes à vis à vis de différents insecticides chimiques (Poupardin et al. 2008). Des études biochimiques et transcriptomiques suggèrent que l'induction de certaines familles d'enzymes (e.g. P450s et GSTs) par ces xénobiotiques peut être liée à l'augmentation de tolérance des larves vis-à-vis de l'insecticide. Dans le but de mieux caractériser le profil transcriptionnel des précédents gènes candidats, des expérimentations complémentaires ont été faites à différents niveaux (Poupardin et al., 2010). Cette étude a montré que de nombreux gènes étaient préférentiellement transcrits dans des tissus fortement impliqués dans la détoxication de composés exogènes, essentiellement des CYP6. Elle révèle aussi que la transcription de ces P450s varie beaucoup au cours des différents stades de développement et qu'ils étaient induits à des faibles de doses de polluants avec un pic d'induction après 48 et 72 heures d'exposition. Ces études mettent en évidence le rôle potentiel des gènes de détoxication dans la réponse à l'exposition à des xénobiotiques et dans l'augmentation de tolérance aux insecticides chimiques. Concernant l'étude sur le long terme de l'impact des polluants sur la résistance des moustiques aux insecticides, la question est de savoir si les polluants trouvés dans l'environnement influencent la sélection de la résistance aux insecticides et si oui, favorisent-ils la sélection de gènes en particulier? Pour répondre à ces questions, trois souches d'Aedes aegypti ont été sélectionnées à la perméthrine. Ces souches sont exposées ou non à différents polluants avant sélection. Après 10 générations de sélection, des bioessais montrent une résistance de ces 3 souches vis-à-vis de la perméthrine. Aucune différence significative de niveau de résistance n'est observée entre les trois souches sélectionnées pour le moment. Pour identifier les gènes différentiellement transcrits dans ces souches, la puce "Agilent Aedes chip" développée par l'école de médecine tropicale de Liverpool (LSTM) et contenant 14200 transcrits a été utilisée. Les microarrays ont révélé que la présence de polluants ou insecticides résiduels pouvait affecter la sélection des mécanismes de résistance aux insecticides chimiques, notamment par la sélection de gènes particuliers codant pour des enzymes de détoxication (Poupardin et al, en préparation). D'une manière globale, cette thèse permettra de mieux comprendre l'impact de l'environnement chimique sur la résistance des moustiques aux insecticides et fournira de nouvelles pistes afin d'optimiser les traitements insecticides utilisés en démoustication.

Les moustiques sont les principaux vecteurs incriminés dans la transmission d’agents pathogènes à l’homme. L’identification précise des espèces de moustiques est importante pour distinguer les espèces vectrices des non vectrices. La détermination de l’origine du repas sanguin des moustiques vecteurs est indispensable dans la compréhension du comportement des espèces vectrices. Nous avons mise à jour la littérature actuelle sur la faune Culicidienne du Mali. Ainsi, nous avons listé 106 espèces de moustiques actuellement enregistrée au Mali dont 28 Anophelinae et 78 Culicinae. Nous avons ensuite évalué l’efficacité du MALDI-TOF MS à identifier des moustiques collectés au Mali et déterminer leur source de repas sanguin. Nous avons confirmé la robustesse du MALDI-TOF MS à identifier un grand nombre de sang d’animaux. Nous avons artificiellement gorgé des femelles de An. gambiae et An. coluzzii sur différents types de sang d’animaux. Nous avons obtenu 100% d'identification correcte du repas de sang pour les spécimens collectés 1h à 24h après le gorgement. Ensuite nous avons expérimentalement gorgés An. gambiae, An. coluzzii et Ae. albopictus sur des repas de sang successif et mixte par MALDI-TOF MS. Nos résultats révèlent que le MALDI-TOF MS est tout à fait capable d’identifier le repas mixte. Mais en ce qui concerne le repas successif seul le dernier repas de sang est identifié. Enfin nous avons utilisé la culturomique et le MALDI-TOF pour l’étude du microbiote digestif de moustiques collectés sur le terrain au Mali et à Marseille. Cette approche a révélé une grande diversité du microbiote digestif des moustiques An. gambiae, Ae. albopictus et Cx. quinquefasciatus. / Mosquitoes are the main vectors involved in the transmission of pathogens to humans. Accurate identification of mosquito species is crucial to distinguish between vector and non-vector species. The mosquito blood meal determination is fundamental in understanding the behavior of vector species. Thus, we have listed 106 mosquito species currently recorded in Mali, including 28 Anophelinae and 78 Culicinae. Then, we evaluated the effectiveness of MALDI-TOF MS for identified mosquitoes collected in Mali and to determine their blood meal source. The results obtained show the ability of MALDI-TOF MS to identify mosquitoes collected in Mali and their source of blood meal. Subsequently, we were able to confirm the robustness of MALDI-TOF MS to identify other animal blood samples. We artificially engorged Anopheles gambiae and Anopheles coluzzii on eight animal bloods samples. We obtained 100% correct identification of the blood source for samples taken 1 to 24 hours after feeding. Then, we experimentally engorged An. gambiae, An. coluzzii and Ae. albopictus on successive and mixed blood meals using MALDI-TOF MS. The results revealed that MALDI-TOF MS is able to identify mixed blood meals. In addition we used MALDI-TOF and culturomics for the microbiota study of the mosquito collected in the field, notably in Marseille and Mali. The culturomics approach revealed a great diversity of the digestive microbiota of the An. gambiae, Ae. albopictus and Cx. quinquefasciatus mosquitoes.

Les principaux enjeux de la gestion des moustiques en France sont la prévention des risques vectoriels et le contrôle de la nuisance. A travers une étude historique sur la transmission du paludisme dans les vallées alpines, nous avons démontré que les aménagements hydrauliques devaient être considérés comme des facteurs à risque pour le développement de maladies vectorielles. L'estimation de la nuisance perçue permettrait d'adapter le contrôle des moustiques aux attentes de la population. L'expérience de deux enquêtes sociologiques a conduit à poser les bases d'un observatoire de la nuisance, qui emploierait conjointement et régulièrement les outils sociologiques et les échantillonnages sur le terrain, pour une démoustication raisonnée. Les moustiques du genre Coquillettidia représentent une nuisance mais sont inefficacement contrôlés, les larves vivant fixées aux racines des végétaux en profondeur, à l'abris des traitements. A l'issue d'une vaste étude de terrain, une liste d'indicateurs écologiques caractéristiques des gîtes larvaires à Coquillettidia a été dressée pour faciliter leur localisation. La nature des plantes aquatiques et la présence de kairomones (p-crésol, acides laurique et heptadécanoïque), le courant, la salinité, la turbidité, la pérennité de la pièce d'eau et son entretien, sont très probablement impliqués dans le choix des gîtes colonisés par ces moustiques. Des tests comportementaux couplés à des analyses chimiques en laboratoire ont permis de déterminer les mécanismes gouvernant la fixation des larves aux racines, dont dépend leur survie. Nous avons mis en évidence l'implication de substances allélochimiques généralistes (glycérol, uracile, thymine, uridine et thymidine) dans la reconnaissance des plantes hôtes par les larves. L'influence de l'intensité lumineuse, de la teneur en oxygène de l'eau, et de la morphologie des racines sur le comportement de fixation a été démontrée. Enfin une stratégie larvicide adaptée à l'écologie particulière de Coquillettidia a été mise au point. Nous avons prouvé que des plantes aquatiques pouvaient acheminer un insecticide systémique, le diméthoate, par voie phloémienne jusqu'aux racines, et libérer des composés toxiques au contact des larves. La fixation est fortement perturbée (- 85%), ce qui amplifie l'efficacité de cette stratégie.

Après 35 ans d'absence apparente, le virus West Nile (VWN) est responsable depuis 2000 de cas humains sporadiques et d'épizooties équines sur le littoral méditerranéen français. Nous avons étudié sans a priori quelles espèces de moustiques pouvaient être impliquées dans les cycles de transmission de ce virus dans le foyer camarguais.<br />Pour identifier les espèces vectrices, nous avons conduit des captures sur appâts oiseau, cheval et homme de mai à octobre 2004, recherché le VWN chez les moustiques capturés et réalisé des infections expérimentales des candidats vecteurs. Pour estimer le risque d'infection, la formule de la capacité vectorielle a été généralisée à plusieurs espèces d'hôtes et de vecteurs et spatialisée. Une démarche pour l'estimation spatio-temporelle des densités de vecteurs a été proposée, en se basant sur des modèles de dynamique de population et sur une cartographie des milieux propices au développement larvaire et au déplacement des vecteurs.<br />Les conclusions de cette étude sont que Culex modestus Ficalbi est sans doute le principal vecteur enzootique (transmission au sein des populations d'oiseaux) et épidémique (transmission des oiseaux aux mammifères) du VWN dans les zones humides. Sa distribution doit être précisée pour estimer l'importance de son rôle en zone sèche. Culex pipiens L. est sans doute un vecteur enzootique important dans l'ensemble de la Camargue et le principal vecteur épidémique en zone sèche, où les déterminants génétiques ou environnementaux de ses préférences trophiques restent à éclaircir. Enfin, les principales espèces d'Aedes et Anopheles n'ont sans doute qu'un rôle mineur dans la transmission du VWN.