Discovery of mosquito molecular factors modulating arbovirus infection in Aedes aegypti
Découverte de facteurs moléculaires du moustique modulant l'infection par les arbovirus chez Aedes aegypti
Résumé
Arthropod-borne viruses (arboviruses) significantly impact global health, causing diseases with high morbidity and mortality. Mosquito-borne flaviviruses, notably dengue (DENV) and Zika (ZIKV) viruses, are of particular concern. These viruses are primarily transmitted by the Aedes aegypti mosquito, which is expanding its range due to global changes. Currently, there are no globally approved vaccines or specific antivirals for these viruses, and traditional vector control methods are hindered by insecticide resistance. Concerns about the future of vector control have led to alternative strategies aimed at manipulating the biology of vectors to reduce their vector competence, i.e., the ability of mosquitoes to become infected and transmit pathogens. The release of modified mosquitoes that cannot transmit pathogens is a potential strategy to reduce the incidence of human disease. Thus, there is a growing need to identify optimal targets for modification, and mosquito molecular factors that modulate arbovirus transmission are promising candidates.However, much of the knowledge on mosquito vector competence derives from studies in the insect model Drosophila melanogaster and does not fully recapitulate mosquito responses. Therefore, implementation of mosquito-specific approaches is essential to investigate intrinsic factors underlying vector competence. In this context, this PhD thesis presents three in vivo approaches to investigate molecular factors that influence flavivirus infection, dissemination, and transmission in Aedes aegypti.The first chapter is dedicated to the functional characterization of a Vago-like gene, VLG-1, in Ae. aegypti in the context of flavivirus infection. Arthropod Vago genes are often described as analogs of mammalian cytokines with antiviral functions. Strikingly, a VLG-1 mutant line generated by CRISPR/Cas9-mediated gene editing revealed that in Ae. aegypti, VLG-1 promotes DENV and ZIKV dissemination within the mosquito, challenging the idea that Vago-like genes are conserved antiviral factors. Tissue-specific transcriptome analysis indicated that VLG-1 affects biological processes potentially linked to viral replication, such as oxidative stress response. The second chapter focuses on the discovery of a novel non-canonical antiviral factor, cytochrome P450 4g15, associated with a natural DENV resistance phenotype in a field-derived Ae. aegypti population. Induction of cytochrome P450 4g15 in the midgut after bloodmeal ingestion hinders DENV infection. Polymorphisms in this gene's promoter sequence control its expression level and the probability of successful DENV infection, marking the first report of natural gene variants impacting DENV resistance in Ae. aegypti.The third chapter examines candidate DENV receptors in Ae. aegypti, with a specific emphasis on prohibitin-2. This study demonstrated a proviral effect of prohibitin-2 on DENV replication in mosquito bodies. Nevertheless, despite employing a range of experimental techniques, prohibitin-2 did not exhibit a substantial role in DENV entry into mosquito midguts in vivo. These findings indicate that in vitro identification of viral receptors may not necessarily translate to in vivo confirmation of their role in viral entry.Overall, this PhD thesis contributes to advancing our understanding of mosquito-virus interactions, identifying new targets for vector control strategies, and highlighting the complexity of the molecular mechanisms underlying vector competence. This work emphasizes the necessity for in vivo research and underscores the value of exploiting the natural genetic diversity of field-derived mosquito populations to gain insights into the complex mechanisms governing mosquito vector competence for flaviviruses and to develop innovative strategies for controlling mosquito-borne diseases.
Les virus transmis par les arthropodes (arbovirus) impactent significativement la santé humaine à l'échelle mondiale, causant des maladies avec une morbidité et une mortalité élevées. Les flavivirus transmis par les moustiques, notamment les virus de la dengue (DENV) et Zika (ZIKV), sont particulièrement préoccupants. Ces virus sont principalement transmis par le moustique Aedes aegypti, dont la répartition géographique s'étend en raison des changements globaux. Actuellement, il n'existe pas de vaccins approuvés à grande échelle ni d'antiviraux spécifiques pour ces virus, et les méthodes traditionnelles de contrôle des vecteurs sont entravées par la résistance aux insecticides. Face à ces défis, des stratégies alternatives ont été développées pour manipuler la biologie des vecteurs afin de réduire leur compétence vectorielle, c'est-à-dire leur aptitude à être infectés et à transmettre des pathogènes. Une stratégie potentielle est de relâcher de moustiques modifiés incapables de transmettre des agents pathogènes. Il est donc crucial d'identifier des cibles optimales pour ces modifications, et les facteurs moléculaires des moustiques qui modulent la transmission des arbovirus sont des candidats prometteurs. Cependant, une grande partie des connaissances actuelles sur la compétence vectorielle des moustiques provient d'études sur l'insecte modèle Drosophila melanogaster, qui ne reproduit pas entièrement les réponses des moustiques. Des approches spécifiques aux moustiques sont donc essentielles pour étudier les facteurs intrinsèques de leur compétence vectorielle.Cette thèse de doctorat présente trois approches in vivo pour étudier les facteurs moléculaires influençant l'infection, la dissémination et la transmission des flavivirus chez Aedes aegypti. Le premier chapitre traite de la caractérisation fonctionnelle in vivo d'un gène Vago-like, VLG-1, chez Ae. aegypti dans le contexte de l'infection par les flavivirus. De façon surprenante, une lignée mutante de VLG-1 générée par CRISPR/Cas9 a montré que chez Ae. aegypti, VLG-1 favorise la dissémination de DENV et ZIKV dans le moustique, remettant en question le dogme affirmant que les gènes Vago-like sont des facteurs antiviraux conservés chez les arthropodes. Une analyse transcriptomique organe-spécifique a révélé que VLG-1 affecte des processus biologiques potentiellement liés à la réplication virale, tels que la réponse au stress oxydatif. Le deuxième chapitre rapporte la découverte d'un nouveau facteur antiviral non canonique, le cytochrome P450 4g15, associé à une résistance naturelle à DENV dans une population d'Ae. aegypti. L'induction de ce gène dans le tube digestif après un repas sanguin entrave l'infection par DENV. Des polymorphismes dans la séquence promotrice de ce gène contrôlent son expression et la probabilité d'infection par DENV. Cette étude est la première à démontrer l'impact de variants naturels d'un gène sur la résistance d'Ae. aegypti à DENV. Le troisième chapitre décrit la caractérisation in vivo de potentiels récepteurs de DENV chez Ae. aegypti, en particulier prohibitin-2. Malgré un effet proviral de prohibitin-2 sur la réplication de DENV dans le corps du moustique, ce gène n'a pas montré de rôle significatif dans l'entrée de DENV dans le tube digestif du moustique in vivo. Ces résultats indiquent que l'identification in vitro de récepteurs viraux ne garantit pas la confirmation in vivo de leur rôle dans l'entrée virale. En résumé, cette thèse de doctorat contribue à faire avancer notre compréhension des interactions moustiques-virus, à identifier de nouvelles cibles pour le contrôle des vecteurs et à mettre en lumière la complexité des mécanismes moléculaires de la compétence vectorielle. Elle met en avant la nécessité de la recherche in vivo et l'importance d'exploiter la diversité génétique naturelle des populations de moustiques pour développer des stratégies innovantes de contrôle des maladies transmises par les moustiques.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|