Bacterio-insecticide Bti resistance evolution on mosquitoes
Evolution de la résistance au bactério-insecticide Bti chez les moustiques
Résumé
Mosquito control represents a major public health concern, as mosquitoes transmit many severe human diseases. After the massive use of chemical insecticides since the fifties, the bacterio-insecticide Bacillus thuringiensis subsp. israelensis (Bti) represents a safe alternative and is now widely used to control mosquito populations. High toxicity due to commercial Bti proliferation and persistence was found in decaying leaf litter collected in mosquito breeding sites. In order to evaluate the evolution of resistance, a laboratory Aedes aegypti strain was selected with field-collected leaf litter containing Bti toxins. Resistance of Aedes aegypti to Bti Cry toxins evolved after only few generations of larval selection. Several approaches were used to study the genetic bases of Bti resistance in the resistant strain. First, the genetic comparison by two genome scans (one with markers linked to transposable elements and one with neutral AFLP markers) of the sensible and the resistant strains revealed genetic loci related to this resistance. Those loci were sequenced and located in the Ae. aegypti genome and allowed the detection of several genomic regions under selection. Then, a transcriptome scan allowed the comparison of the transcription of more than 6000 between the susceptible and the resistant strain. Several genes potentially involved in Bti resistance were detected by combining these results with a candidate gene approach. Among them, a cadherin gene displayed patterns of nucleotide polymorphisms consistent with the action of positive selection and appeared a good candidate for Bti resistance. Furthermore, signatures of selection linked to Bti treatment and high gene flow were detected by a population genomic approach in the Rhône-Alpine mosquito strain Aedes rusticus. Information about genetic factors linked to Bti resistance and biological factors linked to treated species are essential to use adapted resistance management strategies.
La résistance aux insecticides chez les moustiques pose des problèmes de santé publique car ils sont vecteurs de nombreuses maladies. Une alternative aux insecticides chimiques est l'utilisation du bactério-insecticide Bacillus thuringiensis subsp israelensis (Bti) qui a l'avantage de produire un mélange de six toxines spécifiques des Diptères. Cependant le Bti commercial peut proliférer et s'accumuler, entrainant une forte toxicité dans les litières végétales de certains gîtes à moustiques. Afin d'étudier l'évolution de la résistance au Bti chez les moustiques, j'ai sélectionné en laboratoire une souche d'Aedes aegypti avec des litières végétales contenant des toxines de Bti. Une résistance multigénique aux toxines Cry du Bti est apparue en seulement quelques générations chez la souche sélectionnée. Plusieurs approches ont été utilisées pour rechercher les bases génétiques de la résistance au Bti chez la souche d'Ae. aegypti résistante. Deux "scans génomiques" ont permis de déterminer plusieurs régions du génome présentant des signatures de sélection. Ensuite, les niveaux de transcription de plus de 6000 gènes ont été étudiés par séquençage haut débit. La combinaison de ces résultats avec une approche "gènes candidats" a permis d'obtenir une liste de gènes potentiellement liés à la résistance au Bti. Parmi les gènes identifiés, un gène codant pour une cadhérine présente des signatures de sélection chez la souche résistante et semble donc impliqué dans la résistance au Bti. De plus, une étude de génomique des populations de l'espèce de terrain Aedes rusticus traitée depuis 20 ans au Bti a mis en évidence des signatures de sélection liées au traitement et des flux de gènes importants chez cette espèce dans la région Rhône-Alpes. La caractérisation de facteurs génétiques liés à la résistance et de facteurs biologiques liés aux espèces traitées peut aider à la mise en place de stratégies de gestion limitant l'évolution de la résistance au Bti dans ces populations.