Stratégies de remplacement de la population pour les populations de vecteurs contrôle et l'utilisation des Wolbachia pipientis pour Drive génétique

Je m'appelle le Dr Jason Rascon. Je suis professeur adjoint à la Bloomberg School of Public Health de l'université Johns Hopkins, au sein du département de Microbiologie moléculaire et d'Immunologie, ainsi qu'à l'Institut de recherche sur le paludisme de Johns Hopkins. Mes travaux portent plus largement sur les relations entre la génétique des populations de vecteurs et l'épidémiologie des agents pathogènes transmis par vecteurs.

Le paludisme est donc la maladie transmise par vecteur la plus importante au monde aujourd'hui. C'est une cause majeure de mortalité. Il tue, selon les statistiques, entre un et trois millions de personnes par an.

La plupart sont des enfants de moins de cinq ans en Afrique. C'est donc un problème énorme. Et ce, rien que sur le plan de la mortalité, mais c'est également un fardeau considérable en termes de morbidité, de santé publique et de charges pesant sur l'économie de ces régions touchées, où cela constitue réellement un problème.

Vous savez, en Amérique du Sud, en Afrique et en Asie, c'est, c'est, c'est, c'est un problème mondial qui réémerge. Ainsi, le système d'entraînement génétique rend ces stratégies économiquement réalisables en théorie. L'idée est donc que vous puissiez essentiellement modifier une population entière à l'aide d'un très petit nombre d'insectes modifiés.

Et le mécanisme, le mécanisme de transfert génétique, répandra ce caractère dans la population à une fréquence élevée. Pour le comprendre, considérons un cas normal : supposons que vous ayez créé un insecte transgénique possédant une copie du gène, car ces insectes sont normalement diploïdes. Ils ont deux copies de chaque chromosome.

Et s'ils croisent un type sauvage uniquement par hasard, on s'attendrait à ce que 50 % de leurs descendants présentent ce caractère. Ensuite, 50 % de ces descendants l'auraient également. Ainsi, cela se diluerait simplement au fil du temps.

Un mécanisme de « gene drive » implique que, quelle que soit la méthode ou stratégie utilisée, plus de 50 % de la descendance héritera du caractère en question. Ainsi, sa fréquence augmentera au fil du temps, au lieu de s'atténuer ou de rester stable. Premièrement, nous avons besoin d'un système de « gene drive ».

Il n’existe vraiment aucun système de transmission génétique viable en dehors du laboratoire. Quelques-uns fonctionnent dans certaines conditions et dans des environnements de laboratoire très contrôlés, mais nous ne disposons pas encore de solutions suffisamment avancées pour pouvoir les déployer réellement dans des populations naturelles. Et actuellement, une variété de mécanismes différents de transmission génétique sont à l’étude.

Ils présentent tous des avantages, ils présentent tous des inconvénients, et il n’en existe donc aucun qui semble intrinsèquement supérieur à un autre. Akia Pipi est une bactérie héritée de façon obligatoire par voie maternelle. Elle est étroitement apparentée à Rickettsia et est transmise exclusivement, du moins sur une échelle de temps écologique voire évolutionnaire, de la mère à la descendance.

Ainsi, la mère étant infectée, elle donne naissance à une descendance infectée, tandis que le mâle n'est pas infecté et meurt par divers mécanismes différents présents dans la nature. C'est probablement la bactérie endosymbiotique la plus répandue sur Terre. On estime qu'elle est présente dans jusqu'à 75 % de tous les insectes connus.

Et il manipule la reproduction de l'hôte de manière à maximiser sa transmission à la génération suivante. Puisque les mâles constituent des hôtes en impasse pour cette bactérie, elle agit de façon à augmenter le nombre de femelles infectées. Ainsi, dans certains systèmes, elle transforme des mâles génétiques en femelles fonctionnelles, ou bien elle rend les femelles partenogénétiques, de sorte qu'elles n'aient jamais besoin de s'accoupler.

Elles peuvent simplement avoir des descendantes femelles infectées, qui à leur tour ont des descendantes femelles infectées. Et les moustiques. Akia provoque un phénomène appelé incompatibilité cytoplasmique.

Et c'est ici que les mâles, étant des hôtes en impasse pour la bactérie, sont utilisés comme des chevaux de Troie afin de réduire la capacité reproductive des femelles non infectées dans la population. Ainsi, si un mâle infecté s'accouple avec une femelle non infectée, il la stérilise. En revanche, les femelles infectées ne sont pas affectées, qu'elles s'accouplent avec un mâle infecté ou non infecté.

Ainsi, les femelles infectées ont plus de descendants, car aucun de leurs accouplements n'est stérile. Ces descendants, eux aussi infectés, ont également davantage de descendants. Cela peut donc permettre à cette bactérie de se répandre rapidement au sein des populations et d'atteindre une fréquence élevée.

L'idée consiste donc à utiliser cette capacité d'akia à se propager au sein des populations afin d'introduire des gènes d'intérêt dans celles-ci. Au fur et à mesure que l'akia se répand, votre gène d'intérêt, par exemple un gène lié au paludisme, se propagerait par hétérognosie génétique. L'akia est largement répandue chez les insectes.

Si vous observez les moustiques à travers l'ensemble des genres de moustiques, pratiquement chaque genre est infecté. Toutes les espèces au sein d'un genre ne sont pas infectées, mais il existe certaines espèces dans chaque genre, à l'exception d'un olie. Il n'existe aucune infection naturelle connue d'anomolie.

Ainsi, ni anis, ni gambier, ni aucune anomalie. Et ceci constitue en réalité un domaine d'intérêt majeur pour mon équipe de recherche. Nous essayons d'infecter des anis, et nous avons été capables, du moins, de montrer que wbaa peut infecter les cellules d'anis gambier.

Donc, en culture cellulaire. Nous essayons de ne pas transférer ce système de culture cellulaire in vitro vers un système de moustique in vivo, mais personne ne l’a encore fait. C’est donc relativement simple.

Vous disposez d'une cage de moustiques qui ne possèdent pas votre gène, et d'une souche de moustiques qui le possède, disons liée à Akia ou à un autre mécanisme d'entraînement génétique. Vous introduisez essentiellement des moustiques de votre population expérimentale dans votre population de cage naïve, à diverses fréquences, puis vous les élèvez, prélèvez des échantillons aléatoirement à chaque génération, et poursuivez ce processus sur plusieurs générations afin d'observer comment la fréquence de ce gène évolue dans le temps. Vous pouvez ainsi poursuivre l'expérience sur un nombre déterminé de générations.

Vous pouvez le mener à bien pour votre gène, jusqu'à ce qu'il atteigne une fréquence prédéterminée ou jusqu'à ce que votre gène soit perdu. Ce sont vraiment des expériences très simples à réaliser en laboratoire. Cela revient essentiellement à repartir des moustiques à chaque génération, comme vous le feriez normalement.

Il existe donc de nombreuses considérations éthiques. Je pense que le premier point est que nous devons nous assurer, vous savez, que cela fonctionnera réellement ? Serait-ce meilleur que les stratégies actuellement disponibles ? Beaucoup de gens font généralement preuve d'une méfiance innée envers les organismes génétiquement modifiés.

Et donc, nous devons être en mesure de traiter ce problème. Lorsque vous libérez des moustiques génétiquement modifiés dans, disons, le pays A qui les souhaite, et que le pays B se trouve juste à côté et ne les souhaite pas, ces moustiques ne respecteront pas cette frontière. Ainsi, s’ils fonctionnent comme nous le souhaitons, les mécanismes de transmission du gène forcé feront en sorte que ce gène se propage, et les moustiques transporteront essentiellement ce gène partout dans l’aire de répartition de l’espèce.

Ces questions politiques, éthiques, sociales et juridiques doivent donc être examinées de manière très approfondie. Nous devons nous assurer que nous n'aggravons pas la situation au lieu de l'améliorer. Nous devons donc vraiment comprendre tout ce qui se passe dans l'environnement avant de les relâcher effectivement.

Encore une fois, il existe deux catégories différentes. Il y a les obstacles scientifiques, qui sont importants, mais sur lesquels nous travaillons. Et puis, il y a les obstacles sociaux, éthiques et juridiques.

Et moi, je pense qu'avec le temps, nous serons en mesure de résoudre les questions scientifiques. Je veux dire, il n'existe vraiment aucun mécanisme d'entraînement génétique qui fonctionne chez les moustiques et qui serait applicable. Il existe quelques études très récentes qui semblent très prometteuses chez Drosophila, mais elles n'ont pas encore été transférées aux moustiques.

Mais je pense que ce sont là précisément les domaines sur lesquels nous travaillons, et vous savez, nous avons accompli de nombreux progrès au cours des 10 à 15 dernières années. Nous allons accomplir de nombreux progrès au cours des 10 prochaines années. Et je pense sincèrement que les questions scientifiques, qui sont finalement résolubles, une fois que nous aurons ces souches de moustiques adaptées à la libération, nécessitent que les gens nous autorisent réellement à les relâcher.

Et je pense que ce genre d'obstacles seront beaucoup, beaucoup plus difficiles à surmonter que les questions scientifiques. Et c'est quelque chose qui prendra beaucoup de temps. Et il se peut qu'à la fin, les gens ne souhaitent tout simplement pas les accepter.

Et en réalité, vous savez, il n’y a pas grand-chose que nous puissions faire à ce sujet si tel est le cas à ce moment-là. Donc, en général, il existe un financement assez important. Je veux dire, nous pouvons toujours utiliser davantage de financements, mais vous savez, les Instituts nationaux de la santé, l’OMS et la Fondation Gates investissent réellement beaucoup d’argent dans les maladies transmissibles par des vecteurs.

Le paludisme et la dengue en particulier. Je pense que, vous savez, en termes d'argent disponible, il y en a beaucoup. Il ne devrait pas tout être consacré à un seul domaine précis, vous savez, il ne devrait pas tout aller aux moustiques génétiquement modifiés.

Il ne faut pas tout investir dans les insecticides. Mais nous devons vraiment diversifier nos stratégies et tenter sérieusement d'attaquer ce problème sous tous les angles. Toutefois, des financements existent.

Je veux dire, le financement est difficile pour tout le monde en ce moment, mais.