Les moustiques et autres insectes peuvent être porteurs de maladies humaines telles que la dengue et le virus Zika, mais lorsque ces insectes sont infectés par certaines souches de la bactérie Wolbachia, cette bactérie réduit les niveaux de maladie chez leurs hôtes. Les humains en profitent actuellement pour contrôler les populations de virus nuisibles à travers le monde.
Une nouvelle recherche menée à l’UC Santa Cruz révèle comment la souche bactérienne Wolbachia pipientis améliore également la fertilité des insectes qu’elle infecte, une idée qui pourrait aider les scientifiques à augmenter les populations de moustiques non porteurs de maladies humaines.
« Avec les approches de remplacement des populations d’insectes, ils conservent tous les moustiques et ajoutent simplement Wolbachia afin que moins de virus soient transportés par ces moustiques et transmis aux humains lorsqu’ils les piquent – et cela fonctionne vraiment très bien », a déclaré Shelbi Russell, une assistante. professeur de génie biomoléculaire à l’UCSC qui a dirigé cette recherche. « Si Wolbachia présente des avantages en matière de fertilité qui pourraient évoluer avec le temps, nous pourrions alors l’utiliser pour sélectionner des taux as well as élevés de moustiques qui suppriment notre transmission virale. »
Ces résultats ont été détaillés dans un nouvel post dirigé par Russell, publié aujourd’hui dans la revue PLOS Biology. Professeur à l’UCSC de biologie moléculaire, cellulaire et développementale, William Sullivan est l’auteur principal de l’article.
Les humains et Wolbachia
Différentes souches de bactéries Wolbachia infectent naturellement un specific nombre d’animaux différents dans le monde, tels que les moustiques, les papillons et les mouches des fruits. Une fois qu’elles infectent un insecte, les bactéries sont capables de manipuler la copy et le développement de leur hôte pour augmenter leur propre population. Les humains en profitent pour contrôler la taille de la inhabitants d’insectes porteurs de maladies qui nous menacent.
Wolbachia a développé un mécanisme pour empoisonner le sperme des mâles infectés, de sorte que si le mâle s’accouple avec une femelle non infectée, la plupart des descendants potentiels meurent dès la première division cellulaire et le reste est perdu peu de temps après. Les humains en ont profité pour tuer les populations d’insectes.
Cependant, les recherches montrent que additionally tard, une fois qu’ils ont tué autant d’hôtes non infectés que doable, Wolbachia transform de stratégie évolutive pour augmenter les niveaux de inhabitants d’hôtes infectés. Comprendre comment cela se produit est essential pour éviter les conséquences inattendues des attempts humains visant à contrôler les populations d’insectes.
« Nous devons comprendre tous ces facteurs et leur potentiel évolutif si nous voulons libérer des bactéries dans de nouveaux écosystèmes », a déclaré Russell. « Ils évoluent en temps réel, nous devons donc comprendre où vont ces trajectoires. »
Au-delà de la prévention des maladies, le contrôle des populations et de la répartition des insectes via des bactéries pourrait constituer un mécanisme efficace pour assurer la sécurité des cultures confront au changement climatique.
Comprendre l’augmentation de la fertilité
Les nouveaux résultats montrent que Wolbachia pipientis, originaire des mouches des fruits, a évolué pour augmenter la fertilité, et donc la taille de la inhabitants, de son hôte. Des recherches antérieures ont montré que Wolbachia pipientis y parvient en manipulant une protéine des mouches des fruits appelée Méiotique-P26 qui affecte la fertilité, mais on ne sait pas exactement remark cela se produit.
Pour enquêter, Russell et ses collègues ont élevé des mouches des fruits présentant divers défauts affectant Mei-P26, ce qui leur a valu une fertilité réduite. Ces défauts surviennent parfois naturellement dans la nature, mais sont difficiles à suivre dans ce contexte. Les chercheurs ont ensuite examiné ce qui s’est passé lorsqu’ils ont infecté les mouches avec Wolbachia pipientis.
Ils ont découvert que l’infection par Wolbachia rétablissait la fertilité des mouches des fruits, leur permettant de produire encore as well as de descendants que les mouches non infectées. Les chercheurs ont découvert que Wolbachia peut essentiellement réparer les défauts génétiques de son hôte qui autrement entraîneraient l’extinction de la inhabitants. Les Wolbachia sauvent leur populace hôte grâce à plusieurs stratégies, notamment la restauration des cellules souches de mouches des fruits et le bon développement des ovules.
Dans d’autres expériences, les chercheurs ont également découvert qu’au-delà du sauvetage des mouches des fruits présentant des défauts, l’infection par Wolbachia pipientis améliore également la santé et la fertilité des mouches des fruits sans défauts, ce qui entraîne des taux de ponte et d’éclosion moreover élevés pour ces insectes.
Wolbachia dans le laboratoire
Russell se concentre sur Wolbachia car lui et ses hôtes mouches des fruits sont relativement faciles à maintenir en vie et à reproduire en laboratoire. Souvent, lorsque les scientifiques étudient les bactéries, leurs endeavours sont entravés parce que l’hôte, la bactérie ou les deux sont difficiles à maintenir en vie en laboratoire – même la recherche sur des bactéries communes importantes pour l’homme, comme la Chlamydia, est ralentie par ce problème. Wolbachia et leurs hôtes mouches des fruits offrent une uncommon opportunité de comprendre comment les bactéries peuvent modifier l’ADN et les processus biologiques de leur hôte.
« En étudiant ce système, je peux en apprendre beaucoup sur le fonctionnement de ces bactéries étranges et sur la manière dont elles s’intègrent à la biologie de l’hôte », a déclaré Russell. « Les bactéries sont capables de pénétrer dans ces eucaryotes et d’exploiter certains de ces mécanismes pour lesquels leurs ancêtres ne contenaient même pas les gènes. C’est une chose vraiment fascinante en général, et c’est awesome que nous puissions en tirer parti pour des purposes de contrôle biologique. »
Russell et son laboratoire continueront de se concentrer sur les changements spécifiques qui se produisent dans les génomes et l’expression des gènes des espèces hôtes, et examineront les avantages en matière de fertilité que Wolbachia peut apporter à leurs hôtes dans d’autres populations d’insectes.
