Pourquoi les moustiques nous choisissent? Lindy McBride est sur l'affaire.

Peu d'animaux se spécialisent aussi bien que les moustiques porteurs de maladies comme Zika, paludisme et dengue. En réalité, des plus de 3,000 espèces de moustiques dans le monde, la plupart sont opportunistes, a déclaré Carolyn "Lindy" McBride, professeur adjoint d'écologie et de biologie évolutive et du Princeton Neuroscience Institute.

Ce sont peut-être des mordeurs de mammifères, ou des mordeurs d'oiseaux, avec une légère préférence pour diverses espèces au sein de ces catégories, mais la plupart des moustiques ne sont ni totalement aveugles ni spécifiques à une espèce. Mais elle s’intéresse surtout aux moustiques que les scientifiques appellent « vecteurs de maladies » – porteurs de maladies qui touchent les humains – dont certains ont évolué pour piquer presque exclusivement les humains..

McBride a remporté deux subventions importantes ce mois-ci pour soutenir ses recherches en cours sur les moustiques vecteurs de maladies.. En octobre. 2, les National Institutes of Health ont annoncé que McBride avait reçu l'un des 33 Prix ​​des nouveaux innovateurs du directeur du NIH pour « des scientifiques exceptionnellement créatifs ayant des idées de recherche très innovantes à un stade précoce de leur carrière »,» engagement $2.4 millions pour ses recherches au cours des cinq prochaines années. Et en octobre. 23, la Fondation des cellules souches de New York l'a nommée l'un de leurs six enquêteurs du NYSCF-Robertson pour 2018, annonçant qu'ils fourniront $1.5 millions sur cinq ans à chacun de ces « scientifiques prometteurs en début de carrière dont les recherches de pointe ont le potentiel d’accélérer les traitements et les guérisons ».

McBride étudie plusieurs moustiques porteurs de maladies, comprenant Temples des Egyptiens, qui est le principal vecteur de la dengue, Zika et fièvre jaune, et Culex pipiens, qui est porteur du virus du Nil occidental. UNE. aegypte se spécialise dans les humains, tandis que C. pipiens est moins spécialisé, lui permettant de transmettre le Nil occidental des oiseaux aux humains.

« Ce sont les spécialistes qui sont généralement les meilleurs vecteurs de maladies., pour des raisons évidentes: Ils mordent beaucoup d'humains," a déclaré McBride. Elle essaie de comprendre comment le cerveau et le génome de ces moustiques ont évolué pour les rendre spécialisés chez les humains, notamment comment ils peuvent nous distinguer si efficacement des autres mammifères..

Les chercheurs du laboratoire de McBride soufflent souvent de l'air sur les cobayes Molly (vu ici) et Mia (pas de photo), pour collecter leur odeur pour la recherche sur les moustiques. Dans les expériences, les moustiques ont le choix entre l’odeur des cobayes et l’odeur humaine; ni les humains ni les cobayes ne sont directement exposés aux piqûres de moustiques.

Photo de Danielle Alio, Bureau des communications

Dans un communiqué de presse commun en août, Les deux sénateurs du New Jersey ont loué le travail de McBride – mais pas par son nom, puisque les subventions n'avaient pas encore été annoncées publiquement. « Cette subvention contribuera à protéger la santé publique en soutenant des recherches révolutionnaires à Princeton sur les espèces de moustiques responsables de la propagation de maladies comme Zika., dengue, fièvre jaune et virus du Nil occidental, et pourrait, à terme, détenir la clé pour prévenir la transmission de ces maladies," a déclaré Sen. Cory Booker, qui était celui de Princeton 2018 Conférencier du jour de classe.

« Ce financement nous aidera à mieux comprendre les infections transmises par les moustiques, comme le virus du Nil occidental qui a déjà infecté plusieurs personnes dans notre État," a déclaré Sen. Bob Menendez. "Il est important que nous comprenions parfaitement les moustiques et les virus qu'ils transportent afin que nous puissions travailler de manière agressive pour prévenir la propagation d'autres maladies et protéger tous les habitants du New Jersey."

Pour l'aider à comprendre ce qui attire chez nous les moustiques spécialisés en humains, McBride compare le comportement, la génétique et le cerveau du moustique Zika à une souche africaine de la même espèce non spécialisée chez l'homme.

La subvention du NYSCF soutiendra une recherche scientifique fondamentale sur la manière dont les cerveaux animaux interprètent les arômes complexes. C’est une proposition plus compliquée qu’il n’y paraît à première vue, puisque l'odeur humaine est composée de plus de 100 différents composés - et ces mêmes composés, dans des proportions légèrement différentes, sont présents chez la plupart des mammifères.

"Aucun de ces produits chimiques n'est attrayant pour les moustiques en soi., donc les moustiques doivent reconnaître le rapport, le mélange exact de composants qui définit l'odeur humaine," a déclaré McBride. "Alors, comment leur cerveau le comprend-il?»

La subvention du NIH finance davantage de recherches appliquées sur la combinaison de composés qui attire les moustiques. Cela pourrait conduire à des appâts qui attirent les moustiques vers des pièges mortels, ou des répulsifs qui interrompent le signal.

La plupart des études sur les moustiques menées au cours des dernières décennies ont été des expériences comportementales, qui demandent beaucoup de travail, dit McBride. « Vous leur donnez une odeur et vous dites, 'Aimes-tu ça?’ et même avec cinq composés, le nombre de permutations que vous devez effectuer pour déterminer exactement quel est le bon ratio est écrasant. Avec 15 ou 20 composés, le nombre de permutations monte en flèche, et avec l'effectif complet de 100, c'est astronomique.

Pour tester la préférence olfactive des moustiques, Le laboratoire de McBride a principalement utilisé des cobayes, petits mammifères avec un mélange différent de plusieurs des mêmes 100 composés odorants des humains. Les chercheurs captent leur odeur en soufflant de l’air sur leur corps, et ils proposent ensuite aux moustiques le choix entre de l'eau de cobaye et un bras humain. « domestique » spécialisé dans l'humain UNE. aegypte les moustiques iront vers le bras 90 à 95 pour cent du temps, dit McBride, mais la « forêt » africaine UNE. aegypte les moustiques sont plus susceptibles de voler vers l'arôme du cobaye.

Dans une autre expérience récente, Meredith Mihalopoulos, alors senior, de la classe de 2018 a recruté sept volontaires et a effectué des « tests de préférence » auprès des populations forestières et domestiques. UNE. aegypte les moustiques. Elle a laissé les moustiques choisir entre elle et chacun des volontaires, constatant que certaines personnes sont plus attirantes pour les insectes que d'autres. ensuite Alexis Kriété, un spécialiste de la recherche au laboratoire McBride, analysé l'odeur de tous les participants. Ils ont montré que même si les mêmes composés étaient présents, chaque humain ressemblait plus les uns aux autres qu'aux cobayes.

"Il n'y a rien de vraiment unique dans une odeur animale," a déclaré McBride. « Il n’existe pas de composé unique qui caractérise une espèce de cobaye. Reconnaître une espèce, il faut reconnaître les mélanges.

Avec leur nouveau financement, le laboratoire McBride s'agrandira pour inclure d'autres mammifères et oiseaux dans ses recherches. Jessica Zung, étudiante diplômée, travaille avec des fermes et des zoos pour collecter des cheveux, La cause la plus fréquente de décès d'une chèvre provient de l'attaque d'autres animaux ou de prédateurs comme les loups ou les coyotes, des échantillons de plumes et de laine de 50 espèces animales. Elle espère en extraire les odeurs et les analyser dans un établissement de l'Université Rutgers qui fractionne les odeurs et identifie le rapport des composés.. En saisissant leurs profils d'odeur dans un modèle informatique, elle et McBride espèrent comprendre comment exactement les moustiques ont pu évoluer pour distinguer les humains des animaux non humains.

Les subventions soutiendront également une approche entièrement nouvelle développée par l'étudiant diplômé Zhilei Zhao.: imagerie du cerveau des moustiques à très haute résolution pour comprendre comment un moustique identifie sa prochaine victime. « Quelle combinaison de signaux neuronaux dans le cerveau attire ou repousse le moustique ??» McBride a demandé. "Si nous pouvons comprendre cela, il est alors trivial de rechercher des mélanges qui peuvent être attrayants ou répulsifs. Tu as mis le moustique là-haut, ouvre la tête, imager le cerveau, faites éclater un arôme après l'autre, et regarde: Est-ce qu'il touche la bonne combinaison de neurones?»

La clé de cette étude sera l’équipement d’imagerie fourni par le Bezos Center for Neural Circuit Dynamics de Princeton., dit McBride. "Nous pouvons marcher là-bas et dire que nous voulons imaginer cela, à cette résolution, avec cette orientation, et quelques mois plus tard, le microscope est construit," dit-elle. « Nous aurions pu acheter un microscope du commerce, mais ça aurait été tellement plus lent et tellement moins puissant. Aide de Stéphan Thiberge, le directeur du Centre Bezos, a été crucial pour nous.

McBride a commencé sa carrière en biologie en étudiant l'évolution des papillons, mais elle a été attirée par les moustiques vecteurs de maladies par la facilité avec laquelle ils sont élevés en laboratoire.. Alors que les papillons étudiés par McBride ont besoin d'un an pour se développer, UNE. aegypte les moustiques peuvent parcourir un cycle de vie complet en trois semaines, permettant des expériences génétiques rapides.

"C'est ce qui m'a d'abord attiré vers les moustiques," a déclaré McBride. "L'une des surprises pour moi a été à quel point il est satisfaisant de constater qu'ils ont un impact sur la santé humaine.. Ce n’est certainement pas pour cela que je me suis lancé dans la biologie : j’étudiais les oiseaux et les papillons dans les montagnes., aussi loin que possible des humains - mais j'apprécie vraiment cet élément du travail des moustiques maintenant.

"Mais ce qui est toujours aussi passionnant, c'est la facilité avec laquelle nous pouvons manipuler les moustiques pour tester des hypothèses sur l'évolution de nouveaux comportements.. … Nous pouvons créer des souches transgéniques, nous pouvons éliminer les gènes, nous pouvons activer les neurones avec la lumière. Toutes ces choses ont été faites dans des systèmes modèles, comme la souris et la mouche, mais jamais dans un organisme non modèle, jamais dans un organisme – je montre ici mon parti pris – avec une écologie et une évolution aussi intéressantes.

La source:

www.princeton.edu