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Séquençage du génome d’un vampire

NEW HAVEN – La Trypanosomiase humaines africaine (THA) – ou la maladie du sommeil – est depuis longtemps un fléau pour les populations africaines subsahariennes. Cette maladie parasitaire est souvent mortelle lorsqu’elle n’est pas soignée. Son traitement est complexe et nécessite un personnel médical ayant des compétences particulières, un personnel qui fait défaut dans les régions infectées. Le parasite vecteur de l’infection – Trypanosoma brucei gambiense en Afrique centrale et de l’Ouest et T. b. rhodiense en Afrique de l’Est – est transmis par la piqûre de la mouche tsé-tsé (Glossina morsitans morsitans).

Au début du XXe siècle, des épidémies de THA ont décimé les populations de plusieurs régions d’Afrique. Le dépistage et le traitement systématiques de millions de personnes ont réduit l’incidence de la transmission dans les années 1930, mais le relâchement de la surveillance a permis la résurgence de la THA dans les années 1950 et 1960, pour atteindre des niveaux épidémiques dans les années 1990. Une campagne de l’Organisation mondiale de la santé est parvenue à endiguer la maladie en 2008, avec environ 10.000 nouveaux cas chaque année. Mais des millions de personnes sont susceptibles d’être contaminées.

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Il est clair que la mouche tsé-tsé, ou glossine, constitue un grave danger dans des régions où les populations peuvent le moins se permettre ou accéder à un traitement. La trypanosomiase africaine animale, ou nagana, est causée par les parasites Trypanosoma congolense, T. vivax et T. brucei – tous transmis par la mouche tsé-tsé.

Le nagana, non traité, est également mortel et se traduit par des pertes conséquentes d’animaux. Pour le seul bétail, les pertes sont estimées à 1-1,2 milliard de dollars par an, et les pertes totales pour le secteur agricole à 4,75 milliards de dollars. Et quelques 10 millions de km2 du continent ne sont pas propices à l’élevage à cause du nagana.

Compte tenu de l’absence de vaccins et de médicaments peu coûteux et facilement administrables, réduire le nombre de mouches tsé-tsé est l’approche la plus efficace pour contrôler cette infection. Les moyens utilisés sont les pièges à glossines et des cibles (écrans imprégnés d’insecticides) qui attirent les mouches pour les piéger ou les tuer.

Mais ces méthodes peuvent être améliorées, soit en perfectionnant les dispositifs, soit en appliquant des programmes de contrôle dans différents milieux écologiques. Dans les deux cas, une meilleure compréhension de la biologie de la mouche tsé-tsé est indispensable.

Le séquençage du génome de Glossina morsitans morsitans, récemment achevé, nous donne des pistes qui pourraient transformer la recherche sur la mouche tsé-tsé et les méthodes de contrôle de la maladie du sommeil. Dans un premier temps, les chercheurs ont cherché à comprendre comment la mouche, qui se nourrit exclusivement du sang des vertébrés, reconnaît son hôte.

A cette fin, les chercheurs ont analysé les gènes de plus de 12.300 protéines pour comprendre des processus cruciaux comme l’olfaction (odorat), la gustation (goût) et la vision. Ils ont découvert que la mouche tsé-tsé avait moins de gènes pour les récepteurs de l’olfaction et de la gustation, mais plus de gènes pour la détection du gaz carbonique – essentiels pour l’aider à trouver un hôte nourricier.

Les chercheurs se sont également penchés sur la question des gènes impliqués dans l’analyse des couleurs de façon à déterminer quelle nuance de bleu – une couleur connue depuis longtemps pour attirer les mouches tsé-tsé – serait la plus adaptée pour les pièges. Des recherches supplémentaires sur les aspects moléculaires de l’olfaction et de la vision pourraient permettre de développer des mécanismes plus efficaces pour attirer les glossines dans des pièges ou des répulsifs qui pourraient être appliqués aux animaux pour les protéger des morsures de la mouche tsé-tsé.

De même, des connaissances plus approfondies sur la symbiose et la reproduction de la mouche tsé-tsé pourraient être utilisées pour mettre au point de nouveaux moyens de contrôle des populations de glossines. Si par exemple la mouche tsé-tsé ne peut pas synthétiser des vitamines essentielles, elle abrite un éventail de bactéries symbiotiques qui le font pour elle.

Le mode de reproduction atypique de la mouche tsé-tsé est particulièrement intéressant : elle est larvipare. La femelle donne naissance à un unique embryon qui se transforme en larve, nourrie par les sécrétions lactées d’une glande spécialisée, dans l’utérus de la mère. La femelle donne naissance à une larve mature qui s’enfouit dans le sol pour se transformer en pupe, qui regagnera la surface à maturité en insecte adulte.

L’étude du génome a révélé la base moléculaire de ce caractère génétique : la production de nouvelles protéines dans la glande lactée. L’analyse des expressions géniques a démontré que lorsque la femelle est enceinte, une augmentation de 40 pour cent de l’activité génétique dans la glande lactée représente près de la moitié de toute l’activité génique durant la grossesse. En d’autres termes, la lactation est essentielle à la survie de l’espèce.

Les chercheurs ont également découvert qu’un seul facteur de transcription, la protéine homéodomaine Ladybird late, régule la synthèse de toutes les protéines de lait : sans elle, la mouche est stérile. Il est envisageable que des inhibiteurs chimiques de ce facteur empêchent la mouche d’avoir une progéniture, réduisant ainsi fortement les populations de mouches tsé-tsé.

Mais ce n’est pas le seul caractère génétique rare de la glossine. Contrairement à d’autres animaux, la mouche tsé-tsé reste fertile tout au long de sa vie. Les chercheurs ont démontré que la réaction antioxydante forte qui se produit entre deux cycles de grossesse permet à la femelle de se prémunir des dommages causés par le stress oxidatif. Trouver le moyen d’annuler la réaction antioxydante pourrait ainsi compromettre le système reproductif des femelles.

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Avoir déterminé le génotype de la mouche tsé-tsé est une première étape cruciale pour la mise au point de dispositifs permettant de réduire les populations de glossines. Pour les habitants des zones rurales d’Afrique, ces avancées se faisaient attendre depuis longtemps.

Traduit de l’anglais par Julia Gallin