Réduire les populations de moustiques
Publié par Redbran le 12/03/2020 à 14:00
Source: CEA IRIG

©IRIG
les chercheurs de lnstitut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (lRlG) ont élucidé la cascade d'activation de Cyt1Aa (l'une des 4 toxines de Bacillus thuringiensis qui ciblent spécifiquement les larves de moustiques pour les empêcher de devenir des vecteurs de maladies ravageuses) depuis sa cristallisation au sein de la bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart...) jusqu'à l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) toxique chez l'insecte (Les insectes (Insecta) font partie du sous-embranchement des hexapodes, elle-même incluse dans l'embranchement des arthropodes mais dans un sous-groupe : les mandibulates. On connaît un insecte marin, la...).

En transmettant virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent...), bactéries et parasites responsables de maladies telles que le paludisme (Le paludisme (du latin paludis, « marais »), aussi appelé malaria (de l'italien mal'aria, « mauvais air »), est une maladie infectieuse due à un parasite du genre...), la dengue (La dengue (prononcer /dɛ̃g/, « dingue »), anciennement appelée « grippe tropicale », « fièvre rouge» ou « petit...) ou encore le chikungunya (Le chikungunya (en abrégé le chik) , est une maladie infectieuse tropicale, due à un arbovirus (noté CHIKV, pour chikungunya virus), un Alphavirus de la famille des Togaviridae, transmise par des moustiques du genre Aedes....), le moustique est l'un des organismes les plus néfastes à la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) humaine. Pour en réduire les populations, la plupart des pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus...) utilisent des insecticides chimiques qui non seulement génèrent des résistances mais sont également toxiques pour de nombreux animaux à sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux....) froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) comme les abeilles, les crustacés (Les crustacés (Crustacea) sont des arthropodes, c'est-à-dire des animaux dont le corps est revêtu d’un exosquelette chitinoprotéique appelé cuticule et souvent...) et les poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest...). Comment réduire les populations de moustiques sans impacter l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...), ni induire de résistance ?

C'est là qu'intervient Bacillus thuringiensis (Bacillus thuringiensis (abrégé en Bt) est un bacille Gram positif, aérobie et sporulé. On le retrouve dans pratiquement tous les sols, l'eau, l'air et le feuillage des...) (souvent abrégé en Bt), une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la...) de bactérie utilisée pour ses propriétés insecticides. Bt désigne également de façon générique les molécules pesticides parfois dénommées thuringiensines, qui sont les toxines produites par cette bactérie. Bacillus thuringiensis israelensis (Bti) produit quatre toxines sous forme de nano-cristaux qui ciblent spécifiquement les larves de moustiques, les empêchant de devenir des vecteurs de maladies ravageuses. À la suite de l'ingestion de ces cristaux par les larves du moustique, ceux-ci se dissolvent en effet dans leur intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à l'anus. Chez les humains et la plupart des mammifères, il est divisé en deux parties appelées l'intestin...) et s'oligomérisent dans les membranes des cellules intestinales sous l'action d'enzymes (des protoxines digestives). Il en résulte une perforation de l'intestin de la larve (La larve est le premier stade de développement de l'individu après l'éclosion de l'œuf ou la naissance chez un grand nombre d'espèces animales, ayant un...) qui entraîne sa mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant...).

Les chercheurs de l'IRIG, menant un consortium de 11 laboratoires, se sont focalisés sur Cyt1Aa, l'une de ces 4 toxines. Cyt1Aa est une toxine (Une toxine est une substance toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Le Petit Larousse de 2009, toutefois, définit la toxine comme une « substance toxique élaborée par un organisme vivant...) spécifique, capable d'interagir directement avec les membranes des cellules intestinales de moustique, et pour laquelle aucune résistance n'a à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) été observée dans les zones traitées au Bti. En combinant plusieurs approches de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences...) structurale, de biologie moléculaire, de biochimie, biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils d'observations des phénomènes physiques sont appliqués aux molécules d'intérêt biologique.) et de toxicologie, les chercheurs ont élucidé la cascade d'activation (Activation peut faire référence à :) de Cyt1Aa, depuis sa cristallisation au sein de la bactérie jusqu'à l'activité toxique chez l'insecte.

En permettant une compréhension fine des mécanismes de cristallisation de Cyt1Aa et son devenir dans le tractus digestif des moustiques, ces travaux ouvrent la voie à une adaptation rationnelle des propriétés de cette toxine naturelle avec comme perspectives l'extension de son spectre d'action, l'augmentation de sa toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à provoquer des effets...) et la réduction des coûts de production, autorisant alors une utilisation large de cet anti-moustique sans danger pour l'environnement.


Des cristaux de taille submicronique de Cyt1Aa ont été cultivés in vivo par expression recombinante dans Bti, et leur qualité a été évaluée par microscopie électronique à balayage (La microscopie électronique à balayage (MEB ou SEM pour Scanning Electron Microscopy en anglais) est une technique de microscopie basée sur le principe des interactions électrons-matière. Un...) (échelle = 200 nm) avant qu'ils ne soient utilisés pour la détermination des structures par cristallographie femtoseconde en série au moyen d'un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de...) à électrons libres (XFEL).

Références:
Tetreau G, Banneville AS, Andreeva EA, Brewster AS, Hunter MS, Sierra RG, Teulon JM, Young ID, Burke N, Gruenewald TA, Beaudouin J, Snigireva I, Fernandez-Luna MT, Burt A, Park HW, Signor L, Bafna JA, Sadir R, Fenel D, Boeri-Erba E, Rosenthal M, Coquelle N, Burghammer M, Cascio D, Sawaya MR, Winterhalter M, Gratton E, Gutsch I, Federici B, Pellequer JL, Sauter NK, Colletier JP
Serial femtosecond crystallography on in vivo-grown crystals drives elucidation of mosquitocidal Cyt1Aa bioactivation cascade.
[u=https://www.nature.com/articles/s41467-020-14894-w]Nature Communications[/u], 2020
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