Research Article

Increased prevalence of insecticide resistance in Anopheles coluzzii populations in the city of Yaoundé, Cameroon and influence on pyrethroid-only treated bed net efficacy

Augmentation de la prévalence de la résistance aux insecticides chez les populations d’Anopheles coluzzii de la ville de Yaoundé (Cameroun) et influence sur l’efficacité des moustiquaires traitées uniquement aux pyréthrinoïdes

¹ Vector-Borne Diseases Laboratory of the Applied Biology and Ecology Research Unit (VBID-URBEA), Department of Animal Biology, Faculty of Science of the University of Dschang, P.O. Box 067, Dschang, Cameroon
² Laboratoire de Recherche sur le Paludisme, Organisation de Coordination pour la lutte contre les Endémies en Afrique Centrale (OCEAC), B.P. 288 Yaoundé, Cameroon
³ Faculty of Sciences, University of Yaoundé I, P.O. Box 337, Yaoundé, Cameroon
⁴ Vector Biology, Liverpool School of Tropical Medicine, Pembroke Place, Liverpool L3 5QA, United Kingdom
⁵ Centre for Research in Infectious Disease (CRID), P.O. Box 13591, Yaoundé, Cameroon

^* Corresponding authors: bamou2011@gmail.com; antonio_nk@yahoo.fr

Received: 12 August 2020
Accepted: 8 January 2021

Abstract

In Cameroon, pyrethroid-only long-lasting insecticidal nets (LLINs) are still largely used for malaria control. The present study assessed the efficacy of such LLINs against a multiple-resistant population of the major malaria vector, Anopheles coluzzii, in the city of Yaoundé via a cone bioassay and release-recapture experimental hut trial. Susceptibility of field mosquitoes in Yaoundé to pyrethroids, DDT, carbamates and organophosphate insecticides was investigated using World Health Organization (WHO) bioassay tube tests. Mechanisms of insecticide resistance were characterised molecularly. Efficacy of unwashed PermaNet^® 2.0 was evaluated against untreated control nets using a resistant colonised strain of An. coluzzii. Mortality, exophily and blood feeding inhibition were estimated. Field collected An. coluzzii displayed high resistance with mortality rates of 3.5% for propoxur (0.1%), 4.16% for DDT (4%), 26.9% for permethrin (0.75%), 50.8% for deltamethrin (0.05%), and 80% for bendiocarb (0.1%). High frequency of the 1014F west-Africa kdr allele was recorded in addition to the overexpression of several detoxification genes, such as Cyp6P3, Cyp6M2, Cyp9K1, Cyp6P4 Cyp6Z1 and GSTe2. A low mortality rate (23.2%) and high blood feeding inhibition rate (65%) were observed when resistant An. coluzzii were exposed to unwashed PermaNet^® 2.0 net compared to control untreated net (p < 0.001). Furthermore, low personal protection (52.4%) was observed with the resistant strain, indicating reduction of efficacy. The study highlights the loss of efficacy of pyrethroid-only nets against mosquitoes exhibiting high insecticide resistance and suggests a switch to new generation bed nets to improve control of malaria vector populations in Yaoundé.

Résumé

Au Cameroun, moustiquaires insecticides de longue durée (MILDA) contenant uniquement des pyréthrinoïdes sont encore largement utilisées pour lutter contre le paludisme. La présente étude a évalué l’efficacité de ces MILDA contre une population multi-résistante du principal vecteur du paludisme, Anopheles coluzzii, de la ville de Yaoundé, en utilisant un test de bio-efficacité et la technique de lâchage-recapture dans des cases-pièges expérimentales. La sensibilité des moustiques collectés sur le terrain à Yaoundé aux pyréthrinoïdes, au DDT, aux carbamates et aux insecticides organophosphorés a été étudiée à l’aide de tests en tube de bio-essai de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Les mécanismes de résistance aux insecticides ont été caractérisés au niveau moléculaire. L’efficacité du PermaNet^® 2.0 non lavé a été évaluée par rapport à une moustiquaire contrôle non traitée en utilisant une souche colonisée résistante d’An. coluzzii. La mortalité, le taux d'inhibition de gorgement ont été estimées. Les An. coluzzii collectés sur le terrain ont montré une résistance élevée avec des taux de mortalité de 3,5 % pour le propoxur (0,1 %), 4,16 % pour le DDT (4 %), 26,9 % pour la perméthrine (0,75 %), 50,8 % pour la deltaméthrine (0,05 %) et 80% pour le bendiocarbe (0,1 %). Une fréquence élevée de l’allèle 1014F kdr ouest-africain a été enregistrée en plus de la surexpression de plusieurs gènes de détoxification tels que Cyp6P3, Cyp6M2, Cyp9K1, Cyp6P4 Cyp6Z1 et GSTe2. Un faible taux de mortalité (23,2 %) et un taux élevé d'inhibition de gorgement (65 %) ont été observés lorsque les An. coluzzii ont été exposés à une moustiquaire PermaNet^® 2.0 non lavée par rapport à une moustiquaire témoin non traitée (p < 0,001). De plus, une faible protection individuelle (52,4 %) a été observée avec la souche résistante indiquant une réduction de leur efficacité. L’étude met en évidence la perte d’efficacité des moustiquaires aux pyréthrinoïdes contre les moustiques présentant une résistance élevée aux insecticides et suggère le remplacement de ces moustiquaires par des moustiquaires de nouvelle génération pour améliorer le contrôle des populations de vecteurs du paludisme à Yaoundé.