IRP REPEL : Comprendre la répulsion gustative : une approche rationnelle à la protection personnelle contre les vecteurs de maladie

IRP REPEL entre Laboratoire de rattachement du coordinateur : UMR7261 – Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte – IRBI (CNRS / Université de Tours) et Institut de Biodiversité et Biologie Expérimentale et Appliquée (IBBEA), CONICET – Université de Buenos Aires

Le programme de travail consiste à :

1) évaluer la réponse des récepteurs sensoriels de goût des moustiques à des substances naturelles à goût amer pour l’Homme et d’autres animaux, y compris des insectes comme la mouche Drosophila, afin d’établir le type de molécules susceptibles d’être détectées par les moustiques.

2) évaluer l’efficacité de telles molécules comme répulsifs biorationnelles de nouvelle génération.

3) évaluer les effets physiologiques et comportementaux provoqués par le contact et l’éventuelle ingestion des répulsifs gustatifs, par des mesures de métabolisme énergétique et tests d’apprentissage.

4) déterminer le potentiel des substances retenues pour la protection personnelle des personnes en réalisant des tests de « bras dans la cage » préconise par l’Organisation Mondiale de la Santé, mais modifié afin d’éviter tout exposition de l’expérimentateur aux piqures.

5) comparer l’efficacité répulsive avec celle de produits commerciaux de référence (e.g. DEET, IR3535 et d’autres).

Complémentarité des équipes :

Les trois partenaires ont des compétences reconnues internationalement qui s’intègrent au projet de manière parfaitement complémentaire.

L’IRBI et le responsable du projet, C. Lazzari ont une longue expérience dans l’analyse de la physiologie, l’écologie sensorielle et la cognition chez divers arthropodes vecteurs de maladie, y compris les moustiques, ainsi que sur l’étude des répulsifs. L’approche de l’équipe se base fondamentalement sur l’analyse physiologique et comportementale dans des conditions parfaitement contrôlées. L’IRBI fournit un cadre idéal avec des infrastructures d’élevage, expérimentation et plateformes (chimique, moléculaire) adaptées à la recherche sur les insectes.

Le laboratoire de R. Barrozo à l’Institut de Biodiversité et Biologie Expérimentale et Appliquée travaille depuis des nombreuses années sur la gustation chez les insectes vecteurs de maladies, en employant une approche moléculaire, physiologique et comportementale. Le laboratoire fait partie de la majeure et plus importante structure de formation et de recherche scientifique d’Argentine, la Faculté des Sciences Exactes et Naturelles de l’Université de Buenos Aires et du CONICET.

Le laboratoire de David Carrasco (MIVEGEC) se spécialise dans l’écologie chimique des moustiques, en particulier des Anopheles spp., notamment à la détection d’insecticides et de répulsifs par le système sensoriel des moustiques (projet INDeed – ANR). MIVEGEC est un centre majeur de recherche sur la biologie des insectes vecteurs et sur la lutte contre la transmission de maladies vectorielles autour du monde.

Le travail des trois partenaires sera organisé de la manière suivante :

– IRBI : tests de comportement de la répulsion par contact et l’alimentation sanguine chez Aedes aegypti (vecteur le plus cosmopolite au monde) et Aedes albopictus (moustique tigre, une des espèces les plus invasives au monde) dans des conditions contrôlées. Mesures métaboliques (consommation d’O2 et production de CO2) en temps réel, en réponse aux substances amères, afin de déterminer d’éventuels effets délétères au niveau physiologique.

– IBBEA-CONICET : analyse de la fonction gustative aux niveaux morphologique, physiologique et moléculaire des moustiques, en particulier son implication dans la détection de substances amères. La méthodologie inclut l’électrophysiologie des chémorécepteurs de contact (tip-recording), les analyses transcriptomiques, l’ARNi et d’autres.

D. Carrasco – MIVEGEC : dans le contexte de l’IRP REPEL, le partenaire sera en charge des études électrophysiologiques (single sensilium recording – SSR) et comportementales sur les anophèles vecteurs de paludisme.

Les trois partenaires, se consacreront à réaliser un screening et des tests de répulsion des substances candidates à devenir des répulsifs birationnels agissant par contact.

Des critères d’efficacité répulsive, facilité d’obtention, coût et toxicité envers l’Homme et l’environnement seront considérés prioritaires dans cette recherche. L’IRP REPEL a pour vocation à fournir la base de la formulation de la prochaine génération de répulsifs pour la protection personnelle contre la transmission de maladies.

Rappel du contexte de la coopération et des relations existantes

La présente proposition représente la suite naturelle de deux projets de collaboration entre la France et l’Argentine, l’un financé par le programme ECOS-Sud obtenu en janvier 2020 et l’autre un projet PICT-Raíces financé intégralement par le Ministère argentin de la Recherche (MINCYT). Les porteurs de ces deux projets sont les responsables en France (C. Lazzari) et en Argentine (R. Barrozo) de REPEL.

L’IRBI et l’Université de Buenos Aires ont une longue et productive histoire de collaboration scientifique dans l’étude de la biologie des vecteurs de maladies, laquelle est jalonnée de publications, contrats de recherche, offre de formations internationales et co-encadrements, y compris une thèse en cotutelle soutenue en 2019.

Les responsables des deux pays (R. Barrozo et C. Lazzari) ont cosigné huit publications parus dans des journaux internationaux à comité de lecture de bon niveau (e.g. Chemical Senses, Journal of Comparative Physiology, Trends in Parasitology, Biological Rhythm Research, Journal of Insect Physiology).

Les trois laboratoires partenaires ont une vaste expérience, validée par des publications, dans l’étude de la biologie sensorielle de différents vecteurs de maladies (moustiques, punaises) et sur les répulsifs.

Les deux équipes françaises collaborent depuis des nombreuses années dans des activités de formation de niveau Master, participation à des commissions, jurys et d’autres.

Résultats attendus du projet

Nous envisageons le développement d’une nouvelle génération de répulsifs, opérant sur le système gustatif, pour la protection personnelle contre les vecteurs de maladies, respectueux de l’environnement dans une approche « one-health ». Secondairement, nous espérons que notre approche novatrice inspirera une manière de conduire la recherche sur les répulsifs, plus rationnelle et efficace que le simple tâtonnement d’aujourd’hui.

De manière plus précise, nous espérons de REPEL les résultats suivants :

1)         Identification et caractérisation morphologique et fonctionnelle des structures gustatives des moustiques, potentiellement impliquées dans la détection de substances amères.

2)         Caractérisation de l’effet de substances à goût amer sur la piqûre et l’alimentation des moustiques, in vitro (alimentation artificielle) et in vivo (test de la cage, OMS).

3)         Détermination de l’impact physiologique du contact et de l’ingestion (in vitro) de faibles doses de substances à effet dissuasives, en analysant les conséquences métaboliques et de survie.

4)         Sélection de substances candidates, sur la base de critères d’efficacité répulsive, non-toxicité et facilité d’obtention, et détermination du temps d’action en fonction de la dose.

5)         Détermination de la capacité des moustiques à apprendre à éviter nos répulsifs ou à les associer avec un hôte, afin d’évaluer à quel point l’expérience individuelle peut modifier le comportement des moustiques face à l’exposition recourant aux nouveaux répulsifs.

Perspectives industrielles ou attendues du projet

            REPEL a pour vocation de nous donner la possibilité d’établir des partenariats industriels pour la production et mise sur le marché des répulsifs rationnels.

            Une fois les premières validations de substances avérées répulsives agissant sur le sens de goût des moustiques seront obtenues, nous lancerons une démarche de protection de la propriété intellectuelle, suivie de discussion avec les acteurs industriels potentiellement intéressés.

Avantages attendus de la collaboration pour le/les laboratoire(s) français :

            L’IRBI et MIVEGEC sont des acteurs très actifs dans la recherche sur les vecteurs de maladies. Leurs profils et approches sont différents, mais hautement complémentaires et ils sont associés dans des activités de formation (enseignement), recherche, évaluation et gestion de la science sur la thématique. REPEL apportera une dimension internationale, en renforçant les liens existants et consolidant leur rayonnement scientifique dans l’Amérique du Sud, une région dont la présence de l’IRD et du CNRS sera également confortée.

            Les laboratoires français vont bénéficier des compétences des collègues argentins et du transfert de leur savoir-faire méthodologique en France. Par ailleurs, la collaboration permettra de former des jeunes de deux pays à des problématiques qui sont au cœur de la recherche à l’IRBI et à MIVEGEC, comme l’écologie sensorielle des vecteurs ou la lutte contre la transmission de maladies à vecteurs.

Apports dans le projet du/des laboratoire(s) français :

            Les laboratoires français apporteront leurs compétences respectives sur la physiologie et l’écologie sensorielle des moustiques ciblés par l’étude, c’est-à-dire, les Aedes, vecteurs les plus cosmopolite au monde et les Anopheles, vecteurs de paludisme dans des vastes régions du monde.

            L’IRBI et MIVEGEC possèdent les outils et l’expérience pour décrypter des aspects fondamentaux de la problématique, comme par exemple les bases physiologiques de la réponse aux répulsifs, ainsi qu’appliqués, comme l’évaluation quantitative de l’efficacité répulsive, selon des protocoles validés par l’Organisation Mondiale de la Santé.

            Par ailleurs, la validation des répulsifs sur le terrain sera facilitée par l’accès à des sites où les espèces sur lesquelles les études seront menées sont abondantes, comme le Sud de la France (Aedes albopictus) et des pays d’Afrique (Anopheles).

Apports dans le projet du/des laboratoire(s) étrangers :

            Le laboratoire argentin apportera ses compétences sur la perception gustative chez les hématophages, ainsi que les outils nécessaires pour l’analyse de la base sensorielle de la réponse aux répulsifs des moustiques.

            Comme dans le cas des laboratoires français, la validation des répulsifs sur le terrain sera facilitée par l’accès à des sites ou les espèces sur lesquelles les études seront menées sont abondants, en particulier Aedes aegypti, très abondant en Argentine comme dans le Sud de la France (Aedes albopictus) et des pays d’Afrique (Anopheles).

Identification des risques au regard de la PPST (Protection du potentiel scientifique et technique de la nation) et mesures proposées pour limiter ces risques

            Dans le contexte de la PPST, le projet est susceptible de produire dans le moyen ou long-terme des informations d’un certain intérêt commercial (nouveaux répulsifs). Les chercheurs, laboratoires et tutelles impliqués dans le consortium ont de l’expérience dans la protection de la propriété intellectuelle sur les découvertes. Des cahiers de laboratoire établis selon les normes du CNRS seront mis en place et chaque découverte susceptible d’avoir un intérêt industriel sera partagée avec les tutelles pour sa protection.

            Le projet n’est pas concerné par d’autres dangers identifiés par la PPST.

    Participants

    • Claudio Lazzari, Coordinator France
    • Romina Barrozo, Coordinator Argentina