Les tiques sont la principale cause de la majorité des maladies à transmission vectorielle en Amérique du Nord. Pourtant, les outils moléculaires pour étudier et modifier génétiquement ces arthropodes sont en retard par rapport à d'autres insectes vecteurs, tels que les moustiques. Nouvelle recherche publiée dans la revue iScience est le premier à bricoler l'ADN des tiques à pattes noires, mieux connues sous le nom de tiques du cerf, et à faire éclore avec succès une couvée larvaire mutée à partir de leurs œufs. Les chercheurs ont ciblé des gènes qui contribuent au développement des pièces buccales et de l'armure de l'animal.
"L'inspiration était de combler les lacunes que nous avions dans la recherche sur les tiques", explique l'auteur de l'étude Monika Gulia-Nuss, biologiste des vecteurs à l'Université du Nevada, Reno. "Nous voulions voir si nous pouvions [développer] des outils similaires à ceux que nous avons pour les moustiques et comprendre la biologie des tiques à un niveau plus profond et plus moléculaire."
CRISPR/Cas9 est un outil d'édition génétique prometteur qui peut être largement appliqué aux organismes pour modifier de façon permanente les traits hérités de leur progéniture. Mais une suite de défis techniques entrave son utilisation dans les tiques. Alors que «les tiques sont assez coriaces», explique l'auteur de l'étude Andrew Nuss, biologiste des arthropodes à l'Université du Nevada, Reno, leurs œufs sont à la fois fragiles et résistants. Pondues à l'automne pour éclore au printemps suivant, les coquilles des œufs sont recouvertes d'une épaisse couche de cire pour les empêcher de se dessécher pendant leur longue dormance. Chaque œuf est également barricadé avec une coquille dure. À l'intérieur, la pression osmotique est anormalement élevée - plus élevée que celle des œufs d'autres insectes - ce qui rend les sacs susceptibles d'éclater comme un ballon d'eau lorsqu'ils sont poussés. En plus de ces défis, le long cycle de vie des parasites et leur stade embryonnaire relativement mystérieux en font un sujet rusé pour CRISPR.
"De nombreux autres chercheurs dans le passé [effectué] des expériences infructueuses", explique Nuss. Pendant les cinq années qu'il a fallu pour mener à bien le projet, "nous avons juste essayé tout ce qui n'avait pas été essayé", ajoute-t-il.
Avant de pouvoir modifier génétiquement la progéniture de la tique du cerf, les chercheurs ont dû trouver d'autres moyens d'administrer les réactifs CRISPR/Cas9 dans les œufs. Tout d'abord, ils ont retiré l'organe des tiques femelles responsable de la production de la couche externe cireuse, obligeant les futures mères à pondre des œufs sans défense. Ensuite, l'équipe a essayé deux stratégies pour administrer les produits biochimiques modifiant les gènes :les injecter dans des tiques femelles gravides et les injecter dans des embryons nouvellement pondus. Dans la première méthode, le cocktail de protéines Cas9 livré aux mères de tiques modifierait l'ADN de leurs larves. Dans la deuxième technique, les chercheurs ont traité les œufs pondus avec du sel pour réduire la pression à l'intérieur et ramollir la coquille extérieure. Cela leur a permis de percer les coquilles sans cire sans les faire éclater. Gulia-Russ estime que leur équipe a injecté des milliers d'œufs de tiques dans leurs expériences avec une aiguille cent fois plus fine que des cheveux humains.
Comme preuve de concept, les chercheurs ont supprimé deux gènes standard dans la prochaine génération de tiques qui contrôlent le développement des pièces buccales et de la cuticule externe rigide des animaux. L'équipe a séquencé les gènes chez les survivants des larves survivantes et a constaté que le taux de réussite de la transformation génétique était comparable à celui d'autres insectes dans les études CRISPR précédemment rapportées. Toutes les tiques ont survécu aux injections et environ 10 % des œufs injectés dans l'expérience ont éclos et se sont transformés en larves.
Wannes Dermauw, entomologiste à l'Institut de recherche flamand pour l'agriculture, la pêche et l'alimentation en Belgique, qui n'a pas participé à l'étude, qualifie la recherche de "percée". La capacité de transformer les gènes des tiques, dit-il, ouvrira la voie à "l'étude de la fonction des gènes impliqués ou importants dans la transmission de maladies comme la maladie de Lyme".
Gulia-Nuss et Nuss se disent ravis des opportunités que leurs nouveaux outils ouvrent pour étudier la biologie moléculaire des tiques. À l'avenir, ils veulent améliorer les taux de réussite de la transformation génétique chez les sujets, tout en faisant des percées dans l'étude des gènes qui font des tiques les parasites embêtants qu'ils sont - et si les arthropodes peuvent être modifiés pour être des vecteurs de maladies moins infectieuses. Armés de ces nouveaux outils moléculaires, ils espèrent que les chercheurs dans le domaine pourront aussi enfin percer les secrets génétiques des tiques.
"C'est quelque chose qui était vraiment nécessaire sur le terrain depuis longtemps", déclare Nuss. "Il y a tellement de choses que l'on ne sait pas sur les tiques."
Correction (16 février 2022) : Le nom de famille de l'auteur de l'étude, Monika Gulia-Nuss, était auparavant mal orthographié. C'est maintenant corrigé.
