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Behavioral resistance : the characterization and impact of mosquitoes' sensory detection of vectors control tools. La résistance comportementale : caractérisation et impact de la détection sensorielle par les moustiques vecteurs de paludisme des outils de contrôle
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Edité par CCSD -
Malaria control is essentially based on vector control. This control relies heavily on the use of insecticides such as pyrethroids. Pyrethroids, which are commonly used on insecticide-treated mosquito nets (ITNs) as well as in indoor residual spraying, have made a substantial contribution in reducing malaria cases. However, the intensive use of these insecticides has led to the development of physiological resistance mechanisms in malaria mosquito vectors. Beyond this resistance, which has been well characterized, field observations show that malaria mosquito vectors can develop behavioral adaptation mechanisms to avoid contact with control tools. These different behavioral adaptation mechanisms enable mosquitoes to avoid the harmful effects of chemical molecules. However, the modalities of these behavioral adaptations, which are akin to behavioral resistance, have not been studied and therefore remain poorly understood. The aim of this thesis was to study the ways in which pyrethroids widely used in vector control, such as permethrin, deltamethrin and alpha cypermethrin, can be detected at a distance by malaria vectors, taking into account the physico-chemical characteristics of these chemical molecules, which can affect sensory detection and lead to changes in mosquito behavior.Using behavioral approaches, we first demonstrated that female Anopheles gambiae were able to detect at a distance the insecticides used in vector control. Then, to gain a better understanding of the modalities of this distance detection, we combined behavioral and electrophysiological testing methods to identify the sensory organs and olfactory receptors of An. gambiae responsible for this detection. On the one hand, these experiments revealed that the tarsals of An gambiae appear to be the main sensory organs involved in this remote detection of permethrin. On the other hand, permethrin elicited antennal (EAG) and tarsal (ETG) electrical responses in An. gambiae, and the amplitude of the responses increased depending to insecticide dose and temperature, suggesting different valences of the insecticide depending on whether it is detected via the tarsi (triggering a behavioral response) or the antennae (no behavioral response). Finally, electrophysiology experiments using heterologous expression of olfactory receptors in Drosophila have shown that An. gambiae is capable of detecting a wide range of pyrethroids, the natural compounds that inspired the synthetic compounds, as well as permethrin degradation compounds via its olfactory system, notably the An. gambiae olfactory receptor 30.In parallel, we collected indoor air from a room successively containing three types of ITNs, and then carried out chemical analyses. The results of the chemical analyses highlighted the presence of pyrethroids in the air, opening up the possibility of remote detection of vector control tools by mosquitoes.Our results suggest that malaria mosquitoes can detect vector control tools at a distance. This ability could favor the evolution of behavioral changes enabling them to avoid or reduce the deleterious effect of insecticides and, consequently, could lead to the development of behavioral resistance. . Le contrôle du paludisme repose essentiellement sur la lutte antivectorielle. Cette lutte s'appuie en grande partie sur l'utilisation des insecticides tels que les pyréthrinoïdes. Les pyréthrinoïdes qui sont couramment utilisés sur les moustiquaires imprégnées d'insecticides (MII) mais aussi dans la pulvérisation intra domiciliaire ont contribué substantiellement dans la réduction des cas de paludisme. Cependant, l'usage intensif de ces insecticides a conduit au développement de mécanismes de résistance physiologique chez les moustiques vecteurs du paludisme. Au-delà de cette résistance qui été assez bien caractérisée, des observations faites sur le terrain montrent que les moustiques vecteurs de paludisme peuvent développer des mécanismes d'adaptation comportementale pour éviter le contact avec les outils de lutte. Ces différents mécanismes d'adaptation comportementale permettraient aux moustiques d'éviter les effets néfastes des molécules chimiques. Toutefois, les modalités de ces adaptations comportementales qui s'apparentent à de la résistance comportementale n'ont pas été étudiées et demeurent donc peu comprises. L'objectif de cette thèse était d'étudier les modalités de la détection à distance de pyréthrinoïde largement utilisés en lutte antivectorielle tels que la perméthrine, la deltaméthrine et l'alpha cyperméthrine par les vecteurs de paludisme en prenant en compte les caractéristiques physico-chimiques de ces molécules chimiques qui peuvent affecter la détection sensorielle et conduire à une modification de comportement des moustiques.En nous appuyant sur des approches comportementales nous avons d'abord montré que les femelles Anopheles gambiae étaient capables de détecter à distance ces insecticides utilisés en lutte antivectorielle. Ensuite, pour mieux appréhender les modalités de cette détection à distance, nous avons combiné des méthodes d'essais comportementaux et électrophysiologiques pour mettre en évidence les organes sensoriels ainsi que les récepteurs olfactifs des anophèles responsables de cette détection. D'une part ces expériences ont révélé que les tarses de Anopheles gambiae semblent être les principaux organes sensoriels impliqués dans cette détection à distance de la perméthrine. D'autre part la perméthrine a provoqué des réponses électriques antennaires (EAG) et tarsales (ETG) des anophèles et l'amplitude des réponses augmentait en fonction de la dose de l'insecticide et de la température, suggérant des valences différentes de l'insecticide selon s'il est détecté via les tarses (déclenchement d'une réponse comportementale) ou les antennes (pas de réponse comportementale). Enfin, des expérimentations d'électrophysiologie utilisant l'expression hétérologue de récepteurs olfactifs chez la drosophile ont montré qu'An. gambiae serait capable de détecter une large gamme de pyréthrinoïdes, les composés naturels ayant inspiré les composés de synthèse ainsi que les composés de dégradation de la perméthrine par le biais de son système olfactif, notamment le récepteur olfactif 30 An. gambiae.En parallèle, nous avons réalisé des collectes d'air intérieur d'une pièce contenant successivement trois types de MII, puis procédé à des analyses chimiques. Les résultats des analyses chimiques ont permis de mettre en évidence la présence dans l'air des pyréthrinoïdes et ouvre la possibilité de la détection à distance des outils de lutte antivectorielle par les moustiques.Ainsi, nos résultats suggèrent la capacité des moustiques vecteurs su paludisme à détecter les outils de lutte antivectorielle à distance. Cette capacité pourrait favoriser l'évolution des modifications comportementales en leur permettant d'éviter ou de réduire l'effet délétère des insecticides et, par conséquent, pourrait conduire au développement d'une résistance comportementale.
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