Mémoire

Génétique formelle, lutte génétique et structures des populations de Moustiques

Institut für Genetik, Johannes Gutenberg Universität - Mainz, Allemagne.

Résumé

La génétique formelle des insectes vecteurs ou nuisibles en est en général encore à ses premiers pas. Un résumé des connaissances sur cette question a été publié récemment dans le livre « Genetics of Insect Vectors of Disease ». Si on la compare à celle des insectes comme Drosophila, on se rend compte à quel point la génétique des insectes nuisibles est peu connue malgré leur importance. Le peu que l’on sait à ce sujet sur les espèces les mieux étudiées comme Aedes aegypti ou Culex pipiens démontre cependant qu’il est possible d’étudier la génétique formelle qui servira de base nécessaire à des études plus élaborées, particulièrement dans le cadre du développement et de l’évaluation des mécanismes de lutte génétique. Les expériences d’irradiation constituent un moyen de produire des mutations visibles. On peut s’étonner de la rareté des cas où l’irradiation a été utilisée dans ce but.

Une autre façon d’obtenir des résultats fondamentaux sur la génétique d’une espèce est représentée par l’étude de la génétique des populations. L’intercroisement des descendants d’animaux isolés sur le terrain a. révélé l’importance de la charge mutationnelle ; elle a été démontrée pour la première fois chez Aedes aegypti et Culex pipiens. Cette seconde méthode présente en même temps le grand avantage de fournir une première indication sur la plasticité d’une espèce dans les conditions naturelles. Connaître la forte variabilité d’une population naturelle est d’une importance primordiale pour appliquer des mesures de lutte. Les recherches sur la nature et l’incidence des gènes responsables de la résistance aux insecticides dans les populations naturelles en fournissent un exemple récent. C’est un fait qui, dans une certaine mesure, est d’une importance égale ou même supérieure pour l’application des mesures de lutte génétique.

Pour apprécier l’efficacité de toutes les mesures possibles de contrôle génétique, il est utile de les diviser d’abord en deux groupes principaux :

• 1)

  Mécanismes qui agissent entre les espèces : mortalité gamétique, mortalité zygotique, non viabilité ou infériorité des hybrides, stérilité des hybrides ;

• 2)

  Mécanismes qui agissent dans la même espèce : incompatibilité cytoplasmique, létalité dominante, aberrations chromosomiques, gènes nuisibles de différentes catégories.

Le premier groupe, agissant entre deux espèces ou davantage, est d’une valeur douteuse pour la lutte sur le terrain. Les barrières entre deux espèces se brisent rarement dans la nature, mais peuvent disparaître facilement en captivité ou dans certaines circonstances et ce fait est suivi des phénomènes indiqués dans ce groupe. Les observations faites sur des animaux captifs n’indiquent jamais ce qui se passe dans la nature. Un exemple en est l’échec récent de la lutte contre Anopheles gambiae par utilisation de la stérilité des hybrides.

On peut diviser à nouveau en deux groupes les autres mécanismes possibles qui agissent dans les limites d’une seule et même espèce :

• a)

  Mecanismes agissant au cours de la méiose ou du développement embryonnaire : incompatibilité cytoplasmique, létalité dominante, aberrations chromosomiques conduisant à une semilétalité.

• b)

  Mécanismes agissant à tous les stades ultérieurs jusqu’à l’adulte : létalité larvaire, nymphale ou adulte, subviabilité ou infériorité dues à un gène létal, gènes subvitaux ou nuisibles, y compris les létaux conditionnels et la distorsion du taux des sexes.

Dans ce cadre, le premier groupe de ces mécanismes ne peut être contrebalancé par aucun gène ni système génique de la population naturelle car ils empêchent la, méïose normale et produisent par la suite la mort du nouvel individu. En revanche, le second groupe de mécanismes agit après la méïose, c’est-à-dire après leur introduction à simple dose dans un animal diploïde. De nombreuses constatations prouvent que l’effet nuisible de gènes particuliers ou de systèmes multifactoriels peut être contrebalancé par la sélection naturelle. Un exemple est fourni par les découvertes de laboratoire sur le facteur déterminant le sexe mâle chez Aedes aegypti.

On peut conclure de l’étude de tous les mécanismes théoriquement utilisables que ceux qui opèrent durant la, méïose sont les plus efficaces pour la lutte génétique.

Abstract

Formal genetics of vectors and pest insects in general is still in its infancy. A summary of our knowledge in this field has been published recently in the volume « Genetics of Insect Vectors of Disease ». If compared with insects like Drosophila the discrepancy between the importance of pest insects and our knowledge of their genetics becomes obvious. The few in this respect better know mosquito species like Aedes aegypti or Culex pipiens demonstrate the possibility to develop formal genetics as a necessary base for more advanced studies, especially for the development and evaluation of genetical control mechanisms. One way to produce visible mutations is the irradiation experiment. It is astonishing that irradiation has been used for this purpose only in very few cases.

Another way for getting fundamental insight into the genetics of a species is the population genetics approach. Inbreeding of the offspring of single field animals has revealed a high amount of mutational load, again demonstrated for the first time in Aedes aegypti and Culex pipiens. This second approach has at the same time the great advantage that it gives a first indication of the plasticity of a species under natural conditions. The high variability of a natural population and the knowledge of it is of outmost importance for control measures. This has recently been exemplified by research on the nature and incidence of genes for insecticide resistance in natural populations. To some extent it is of the same or even higher importance for the application of genetical control measures.

For an understanding of the efficiency of all the theoretically possible genetical control measures it will be helpful to divide them first into two major groups :

• 1)

  Mechanisms operating between species : gametic mortality, zygote mortality, hybrid inviability of inferiority, hybrid sterility ;

• 2)

  Mechanisms operating in a single species : cytoplasmic incompatibility, dominant lethality, chromosomal aberrations, detrimental genes of several kinds.

The first group, operating between two or more species, is of very doubtful value for control in the field. The barriers between species can break down in rare cases in nature or can be broken down in captivity easily or only under certain circumstances and are followed by the phenomena mentioned under this group above. Observations in captivity can never be indications for events which could happen also in nature. The recent failure of control of Anopheles gambiae with hybrid sterility can serve as an example.

The remaining possible candidate mechanisms operating within the limits of a single species can again be divided into two groups:

• a)

  Mechanisms operating during meiosis or during embryonic development: cytoplasmic incompatibility, dominant lethality, chromosomal aberrations leading to semisterility;

• b)

  Mechanisms operating in all stages up to the adult: larval, pupal or adult lethality, subvitality or inferiority due to lethal, subvital or detrimental genes, including conditional lethals and sex ratio distortion.

The first group of mechanisms under this heading cannot be counterbalanced by any gene or gene systems of the natural population, because the effect they bring about is the prevention of regular meiosis and subsequent death of the new individual. In contrast, the second group of mechanisms come into operation after meiosis, i.e. after they have been introduced in single dosis into a diploid animal. There is ample evidence that the detrimental effect of single genes or multifactorial systems can be counterbalanced by natural selection. Laboratory findings with the male-producing factor in Aedes aegypti may serve as an example.

The conclusion can be drawn that of all theoretically possible mechanisms the ones operating during meiosis have the highest efficiency for genetical control.