Étudiez le génome des punaises de lit avec des détails sans précédent pour découvrir pourquoi elles ne mourront tout simplement pas

Les scientifiques ont cartographié les génomes presque sans lacunes et sans erreurs d’une souche sensible de punaises de lit et d’une supersouche environ 20 000 fois plus résistante aux insecticides, offrant ainsi l’aperçu le plus large à ce jour de l’étendue complète de leurs mutations de résistance.

Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Insectes.

Bien qu’il n’existe aucune preuve que les punaises de lit transmettent des maladies aux humains, leurs piqûres peuvent provoquer des démangeaisons et des infections cutanées secondaires. L’utilisation généralisée d’insecticides, y compris le DDT, désormais interdit, a presque anéanti les populations de ces insectes hématophages dans les années 1960, rendant les infestations rares. Mais au cours des 20 dernières années, le monde a été témoin de leur résurgence, en partie à cause des mutations de résistance qu’ils ont développées contre ces insecticides.

La résistance peut survenir par différents mécanismes, par exemple en produisant des enzymes qui détoxifient les insecticides (résistance métabolique) ou en développant des couches externes plus épaisses pour bloquer les produits chimiques (résistance à la pénétration). Des études antérieures ont identifié certaines mutations et expressions génétiques liées à la résistance aux insecticides. Cependant, l’ampleur des mutations à l’origine de la résistance reste inconnue, car aucune recherche n’a séquencé l’intégralité du génome des souches résistantes aux insecticides.

Une équipe de recherche dirigée par Hidemasa Bono, professeur à l’École supérieure des sciences intégrées pour la vie de l’Université d’Hiroshima (HU), a cartographié les génomes de souches de punaises de lit sensibles et résistantes du Japon pour combler cette lacune. Ils ont obtenu des souches sensibles descendant de punaises de lit sauvages (Cimex lectularius) collectées il y a 68 ans dans les champs de la ville d’Isahaya, à Nagasaki.

Entre-temps, les souches résistantes ont été sélectionnées à partir de spécimens collectés dans un hôtel de la ville d’Hiroshima en 2010. Leurs tests ont révélé que les échantillons résistants avaient une résistance 19 859 fois plus forte aux pyréthroïdes – l’insecticide le plus couramment utilisé pour lutter contre les punaises de lit – dépassant les niveaux observés dans de nombreux cas auparavant. supersouches identifiées. Tous les spécimens ont été fournis par Fumakilla Limited, une entreprise de fabrication de produits chimiques basée au Japon.

Reconstituer le puzzle du génome

Le séquençage d’un génome revient à assembler un immense puzzle comprenant entre 160 000 et 160 milliards de pièces. Pour cartographier le génome des punaises de lit le plus complet à ce jour, les chercheurs ont utilisé la méthode révolutionnaire de séquençage à lecture longue, qui capture de plus longues séquences d’ADN, ce qui s’apparente à l’assemblage de sections entières de pièces de puzzle. En revanche, le séquençage traditionnel à lecture courte ne couvre que de minuscules extraits, conduisant souvent à des lacunes frustrantes.

Les chercheurs ont rassemblé une image presque totale des deux génomes avec à peu près chaque élément précisément à sa place, atteignant 97,8 % d’exhaustivité et une valeur de qualité (QV) de 57,0 pour la souche sensible et 94,9 % d’exhaustivité et un QV de 56,9 pour la souche résistante. . Un QV supérieur à 30 indique des séquences de haute qualité avec un taux d’erreur inférieur à 0,1 %. Les deux ont également dépassé la valeur N50 du génome de référence existant de C. lectularius, Clec2.1, issue d’un effort de séquençage précédent, ce qui signifie qu’il y avait moins de lacunes et des sections plus complètes du puzzle génomique.

De nouvelles mutations de résistance connues et découvertes

Après avoir entièrement séquencé les génomes, l’équipe a identifié les gènes codant pour les protéines, déterminé leurs fonctions et évalué s’ils étaient actifs grâce à une analyse transcriptionnelle. Ils ont découvert 3 938 transcriptions présentant des mésappariements d’acides aminés. Parmi ceux-ci, 729 transcrits mutés étaient liés à la résistance aux insecticides.

“Nous avons déterminé la séquence génomique des punaises de lit résistantes aux insecticides, qui présentaient une résistance 20 000 fois supérieure à celle des punaises de lit sensibles. En comparant les séquences d’acides aminés entre les punaises de lit sensibles et résistantes, nous avons identifié 729 transcriptions avec des mutations spécifiques à la résistance, ” a déclaré le premier auteur de l’étude, Kouhei Toga, chercheur postdoctoral au Laboratoire d’informatique du génome de la Graduate School of Integrated Sciences for Life de HU.

“Ces transcriptions comprenaient des gènes liés à la réponse aux dommages de l’ADN, à la régulation du cycle cellulaire, au métabolisme de l’insuline et aux fonctions des lysosomes. Cela suggère que ces voies moléculaires pourraient jouer un rôle dans le développement de la résistance aux pyréthrinoïdes chez les punaises de lit.”

En s’appuyant sur des études antérieures sur les insectes, les chercheurs ont confirmé les mutations de résistance connues et en ont découvert de nouvelles qui pourraient éclairer des stratégies de lutte antiparasitaire plus ciblées et plus efficaces.

“Nous avons identifié un grand nombre de gènes probablement impliqués dans la résistance aux insecticides, dont beaucoup n’ont pas été signalés auparavant comme étant associés à la résistance des punaises de lit. L’édition du génome de ces gènes pourrait fournir des informations précieuses sur l’évolution et les mécanismes de la résistance aux insecticides”, Toga dit.

“En outre, cette étude élargit le pool de gènes cibles pour surveiller la distribution des allèles et les changements de fréquence, ce qui pourrait contribuer de manière significative à l’évaluation des niveaux de résistance dans les populations sauvages. Ce travail met en évidence le potentiel des approches pangénomiques pour comprendre la résistance aux insecticides chez les punaises de lit.”

Les autres membres de l’équipe de recherche comprennent Fumiko Kimoto et Hiroki Fujii.