Caractérisation génomique et fonctionnelle du rôle des glutathion s-transférases epsilon dans la résistance aux insecticides chez Anopheles funestus s.s. , vecteur majeur du paludisme

Abstract

Elucider les mécanismes de résistance des vecteurs du paludisme aux insecticides est crucial pour le développement de nouveaux outils de lutte contre cette pandémie. Dans le cadre de cette étude, nous avons évalué le rôle des glutathion s-transférases epsilon (GSTes) dans la résistance aux insecticides chez Anopheles funestus en utilisant l’approche de caractérisation fonctionnelle. Une combinaison d'analyse a été utilisée associant le profil d’expression des GST epsilon chez An. funestus, la détection des marqueurs de résistance, la caractérisation structurelle et fonctionnelle des GSTes impliquées dans la résistance aux insecticides et l’évaluation de l’impact de la variation allélique L119F de GSTe2 sur les principaux outils de lutte anti-vectorielle. Pour le profil de susceptibilité au Cameroun, nous avons obtenu des taux de mortalité inférieurs à 90 % pour tous les insecticides testés montrant que les populations d’An. funestus du Cameroun ont développé la résistance au DDT (55,28 ± 5,95 %), à la perméthrine (48,88 ± 2,31 %) et à la deltaméthrine (53 ± 2,5 %). L’analyse transcriptionnelle des gènes associés à la résistance au DDT a révélé que, outre les cytochromes P450 (à l’exemple de CYP6P9a/b, CYP6P5, CYP315A1) et les GSTs (GST epsilon, delta et thêta), d'autres familles de gènes sont impliquées dans la résistance au DDT, notamment les carboxylestérases, les sulfotransférases, les UDP-glucuronosyltransférases ainsi que les transporteurs ABC et les métalloprotéines. Cette analyse a révélé que les gènes GSTe1 (Cameroun (facteur de changement, FC : 2,54), Ghana (4,20), Malawi (2,51)), GSTe2 (Cameroun (4,47), Ghana (7,52), Malawi (2,13)), GSTe3 (Cameroun (2,49), Ouganda (2,60)), GSTe4 au Ghana (3,47), GSTe5 (Ghana (2,94), Malawi (2,26)), GSTe6 (Cameroun (3,0), Ghana (3,11), Malawi (3,07), Ouganda (3,78)) et GSTe7 au Ghana (2,39) sont surexprimés chez les populations d'An. funestus résistantes au DDT. La validation du profil d'expression de ces derniers par qPCR a confirmé que les GSTes sont différentiellement exprimés sur le continent et qu’ils sont plus associés à la résistance au DDT. Cependant, la recherche des variations alléliques a permis de détecter les allèles G26D-GSTe3, H181Y-GSTe4 et E189A-GSTe4 présents au Bénin et au Cameroun, et des allèles T201S-GSTe6 et G210E-GSTe6 présents au Bénin et au Malawi, mais absents au Cameroun. Par ailleurs, la caractérisation structurelle des différents allèles a révélé que la présence des variations alléliques augmente la cavité de fixation du site actif des GSTes G26-GSTe3(37,88) ; Y/A-GSTe4 (29,18) et E/S-GSTe6 (19,45) et permet une meilleure affinité avec le DDT et la perméthrine. L’évaluation de l’activité métabolique des insecticides par les protéines synthétisées confirme que les GSTes sont capables d’éliminer le DDT et les pyréthrinoïdes. Seules les protéines de GSTe4 ont montré une activité métabolique vis-à-vis de la deltaméthrine. Cependant, les protéines mutées ont montré une plus grande capacité à éliminer les insecticides. L’expression transgénique des GSTes chez la drosophile a montré que l’expression de GSTe3, GSTe4, GSTe6 et la présence des variations alléliques confèrent une plus grande résistance aux DDT et aux pyréthrinoïdes. De même, l’inhibition de l’expression des GSTe2, 3, 4, 5 et GSTe6 chez les moustiques par la technique de l’ARN interférence augmente leurs susceptibilités aux insecticides, confirmant ainsi que la surexpression des GSTes contribue à la résistance aux insecticides observée chez An. funestus. Nos résultats montrent que la présence de la variation allélique L119F-GSTe2 augmente la capacité de survie d’An. funestus en présence des pyréthrinoïdes, du DDT et des moustiquaires PermaNet 3.0 et PermaNet 2.0., ce qui n’est pas le cas avec la moustiquaire Olyset Plus. Cette étude a pu mettre en évidence que la surexpression des GSTe1, 2,3, 4, 5, 6, 7 et 8 ainsi que la présence des variations alléliques chez An. funestus accroît la résistance aux insecticides et par conséquent réduit l’efficacité des principaux outils de lutte anti-vectorielle utilisés au Cameroun.