Évaluation d’un piège à LED ultraviolet pour la capture des moustiques Anopheles et Culex dans le sud-est de la Tanzanie

Description du système de semi-champ et des zones d’étude pour les expériences sur le terrain

Les expériences ont été menées dans des contextes de semi-champ et de champ. Tous les essais en semi-liberté ont été réalisés à l’intérieur d’une grande maison grillagée à chambres multiples (28,8 × 21 m) à l’Institut de santé d’Ifakara, Ifakara, Tanzanie. Nous avons utilisé un compartiment mesurant 9,6 × 21 m dans lequel il y avait deux huttes expérimentales avec une zone péri-domestique composée de différents types de végétation et de cailloux, afin d’imiter l’habitat local et la configuration écologique .

Les tests sur le terrain ont été effectués dans des villages du district d’Ulanga, au sud-est de la Tanzanie, à environ 20 km au sud de la ville d’Ifakara (Fig. 1). La zone se trouve sur les plaines d’inondation de Kilombero entre les montagnes Udzungwa au nord et les collines Mahenge au sud. Les principales activités économiques sont l’agriculture (principalement la culture du riz et du maïs), la pêche et le commerce à petite échelle. Les précipitations annuelles varient de 1200 à 1800 mm et les températures de 22 à 32,6 °C. Les courtes pluies se produisent de novembre à décembre, tandis que les longues pluies se produisent entre mars et juin.

Moustiques

Les moustiques utilisés provenaient de colonies de la souche Ifakara d’Anopheles arabiensis, initialement établies en 2009 avec des spécimens du village de Lupiro, à environ 25 km au sud de la ville d’Ifakara. La colonie est maintenue à 27 ± 2 °C et à 75 ± 10 % d’humidité relative (HR) comme décrit précédemment par Batista et al. . Les larves sont élevées dans des bassins en plastique et nourries deux fois par jour avec de la nourriture pour poissons Tetramin® (Tetra GmbH, Melle, Allemagne). Les adultes sont nourris avec une solution de glucose à 10%. Le maintien de la colonie impliquait également des repas de sang ad libitum donnés aux femelles par des bras humains volontaires. Les tests sur le terrain ont toutefois ciblé les moustiques sauvages en vol libre de différentes espèces des villages étudiés.

Pièges et leurres pour moustiques

Le principal piège test candidat était le piège Mosclean, qui émet 365 nm d’UV grâce à la technologie violeds™ et génère du CO2 gazeux via une réaction photocatalytique sur les surfaces des plaques de TiO2. Le piège mesure 20 cm (diamètre) et 28,8 cm (hauteur) et fonctionne en courant continu ou alternatif. Ils peuvent fonctionner avec de petites cellules solaires portables pour charger un bloc d’alimentation portable à utiliser dans des endroits sans électricité.

Comme le montre la figure 2a, le piège a cinq composants : (i) une plaque de toiture, qui comporte une étiquette de suspension pour accrocher le piège et une ombre pour optimiser les performances des LED UV ; (ii) un ventilateur à faible puissance, à faible bruit et à haut rendement pour l’aspiration des moustiques ; (iii) une plaque de LED UV, émettant une lumière ultraviolette à une longueur d’onde de 365 nm pour attirer les moustiques ; (iv) un récipient pour capturer les moustiques piégés ; et (v) un photocatalyseur, qui, selon le fabricant, libère du gaz CO2 pour compléter l’attraction des moustiques. Nous n’avons pas testé la production de CO2 par ces pièges au cours de nos expériences, mais avons plutôt évalué les pièges tels qu’ils ont été obtenus auprès du fabricant.

L’efficacité de piégeage du piège Mosclean a été comparée à celle d’autres pièges existants couramment utilisés pour l’échantillonnage des moustiques anophèles et culicines en intérieur et en extérieur. Le premier piège était le piège CDC-light, largement utilisé pour piéger les moustiques d’intérieur. Le piège CDC-light utilise une ampoule à incandescence comme principal attractif et fonctionne avec un ventilateur motorisé alimenté par une batterie. Le second était le piège BG-Sentinel (Biogents GmbH, Regensburg, Allemagne). Ce piège se compose d’un seau pliable bleu foncé, d’un couvercle blanc perforé, d’un entonnoir d’admission, d’un sac de capture et d’un ventilateur alimenté par une batterie. Il mesure 36 cm de diamètre et 40 cm de hauteur. Le dernier piège de comparaison était le piège Suna (Biogents GmbH), qui mesure 52 cm de diamètre et 39 cm de hauteur, et fonctionne également sur batterie. Le piège Suna a été décrit et optimisé pour la première fois dans l’ouest du Kenya en 2014 et a démontré une grande efficacité contre les moustiques An. funestus sur l’île de Rusinga . Récemment, il a été utilisé au Malawi pour échantillonner les moustiques à l’intérieur et à l’extérieur .

Les pièges BG-Sentinel et Suna sont tous deux couramment utilisés pour l’échantillonnage des moustiques à l’extérieur, et sont souvent appâtés avec un appât BG propriétaire, du gaz CO2 ou d’autres appâts . Dans cette étude, le CO2 a été obtenu, lorsque cela était nécessaire, à partir de la fermentation de la levure et des mélasses, et utilisé dans les différents pièges de comparaison comme détaillé ci-dessous. Le mélange de levure et de mélasse a été préparé 30 minutes avant le début des expériences en mélangeant 40 g de levure de boulangerie et 500 ml de mélasse dissoute dans 2 L d’eau, et les gaz effluents ont été acheminés vers les pièges par des tubes en plastique. En tant que référence standard, le HLCs, effectué par des volontaires masculins adultes, a également été utilisé dans les tests de semi-terrain, mais pas dans les tests de terrain car les moustiques sauvages pourraient être infectieux.

Procédures d’étude

Tests en semi-terrain pour comparer les efficacités de piégeage du piège Mosclean, du piège CDC-light, des human landing catches (HLC), du piège BG-Sentinel et du piège Suna

Les expériences ont été menées à l’intérieur des compartiments de semi-terrain chaque nuit de 18h00 à 06h00. Chaque nuit, 400 femelles nullipares d’An. arabiensis élevées en laboratoire, âgées de 3 à 6 jours et n’ayant pas été préalablement nourries au sang, ont été libérées à l’intérieur de la chambre de l’abri grillagé . Les moustiques de test ont été affamés pendant 6 heures avant chaque test et ont été libérés à l’intérieur des chambres 30 minutes avant le début des tests pour s’acclimater à l’environnement. Les cabanes ont été nettoyées chaque matin (à l’aide d’un aspirateur Prokopack) et les pièges ont été surveillés pour une fonctionnalité optimale.

1. (i)

   Tests pour comparer le piège Mosclean et le piège CDC-light en utilisant un hôte humain sous une moustiquaire comme appât

Tout d’abord, nous avons comparé le piège Mosclean contre le piège CDC-light pour le piégeage intérieur dans des tests avec les deux pièges à l’intérieur de la même chambre les mêmes nuits, de sorte que les pièges étaient en compétition pour les mêmes moustiques. Un piège Mosclean a été suspendu à l’intérieur d’une des huttes expérimentales, à côté d’une moustiquaire non traitée occupée par un volontaire adulte masculin endormi (Fig. 3b). De même, un piège CDC-light a été suspendu dans l’autre hutte, également à côté d’une moustiquaire occupée par un volontaire (Fig. 3a). Les pièges étaient tous deux à 150 cm du sol et proches des pieds des volontaires. Le piège CDC-light et le piège Mosclean ont fait l’objet d’une rotation entre les huttes chaque nuit pour éviter les biais de position. Les volontaires ont toutefois conservé leur position de sorte que leur attractivité différentielle individuelle était combinée aux caractéristiques respectives des huttes pour constituer une source unique de variation expérimentale. Chaque nuit, 400 moustiques femelles An. arabiensis ont été libérés à partir d’un emplacement central à l’intérieur de la chambre semi-terrestre, à équidistance des deux huttes. Le nombre total de moustiques capturés dans chaque piège pendant la nuit a été enregistré et les pièges ont été nettoyés. Le test a été répété pendant 12 nuits, chaque piège étant dans chaque hutte six fois.

1. (ii)

   Tests pour comparer le piège Mosclean et les HLC en utilisant un hôte humain sous une moustiquaire comme appât

Le deuxième test a comparé le piège Mosclean et les HLC, également de manière compétitive. Dans une hutte, un piège Mosclean a été placé à côté d’une moustiquaire occupée par un volontaire comme ci-dessus (Fig. 3b), tandis que dans la seconde hutte, un HLC a été effectué la même nuit par un volontaire masculin adulte. Les volontaires étaient assis à l’intérieur, pliant leurs pantalons pour attraper les moustiques se posant sur leurs jambes à l’aide d’aspirateurs buccaux. De cette façon, les deux méthodes de piégeage étaient en concurrence pour les mêmes moustiques. Le piège Mosclean et le HLC ont fait l’objet d’une rotation entre les huttes chaque nuit, mais les volontaires sont restés dans les mêmes huttes. Chaque nuit, 400 moustiques femelles An. arabiensis ont été libérés à partir d’un emplacement central à l’intérieur de la chambre semi-terrestre, à équidistance des huttes. Les captures de moustiques par les pièges HLC ou Mosclean ont été enregistrées et comparées. Le test a été répété sur 12 nuits, chaque méthode étant dans chaque hutte six fois.

1. (iii)

   Tests non compétitifs du piège Mosclean et des HLC, en utilisant un hôte humain sous une moustiquaire comme appât

Dans le troisième test, le piège Mosclean a été testé indépendamment contre les HLC sur des nuits séparées pour éviter une compétition directe entre les pièges pour les mêmes moustiques. Le piège a été installé à l’intérieur de la première hutte (choisie au hasard) puis déplacé dans la deuxième hutte la deuxième nuit. Les troisième et quatrième nuits, le HLC a été effectué à l’intérieur de la première ou de la deuxième hutte dans un ordre aléatoire. Cette séquence a été randomisée de façon à ce que les séries de tests commencent soit par le HLC, soit par le piège Mosclean, et a également été répétée six fois. Chaque nuit, 400 moustiques femelles An. arabiensis ont été libérés à partir d’un emplacement central à l’intérieur de la chambre semi-terrestre. Les nombres de moustiques capturés chaque nuit par chaque type de piège en l’absence d’une alternative concurrente ont été enregistrés comparés.

1. (iv)

   Les tests visant à comparer directement le piège Mosclean aux pièges extérieurs couramment utilisés, à savoir . Suna et les pièges BG-Sentinel

Contrairement aux trois premiers tests, le piégeage des moustiques dans cette expérience a été effectué à l’extérieur mais à l’intérieur des chambres de semi-champ sur des cycles de quatre nuits en utilisant une conception randomisée 4 × 4 en carré latin. Deux variantes différentes du piège Mosclean ont été utilisées, la première sans aucun appât supplémentaire, et la seconde appâtée avec du CO2 supplémentaire provenant de la fermentation de la levure et des mélasses. Le piège Suna (Fig. 3d) et le BG-Sentinel (Fig. 3c) ont également été appâtés avec du CO2 provenant de la fermentation de la levure et des mélasses. Les quatre types de pièges, le piège Mosclean standard, le piège Mosclean appâté au CO2, le piège Suna appâté au CO2 et le piège BG-Sentinel appâté au CO2, ont été alternés chaque nuit de manière aléatoire sur les quatre emplacements extérieurs à l’intérieur de la chambre semi-terrestre sur des cycles de quatre nuits. Un total de 600 femelles An. arabiensis ont été relâchées chaque nuit à un endroit central équidistant de chaque position de piège et les captures ont été enregistrées chaque matin. L’expérience a été répétée sept fois sur 28 nuits, au cours desquelles chaque type de piège s’est rendu sept fois à chaque emplacement.

Tests sur le terrain pour comparer les efficacités de piégeage du piège Mosclean, du piège CDC-light, du piège BG-Sentinel et du piège Suna

Quatre expériences différentes sur le terrain ont été menées comme suit :

1. (i)

   Comparaison des efficacités des pièges Mosclean et CDC-light pour l’échantillonnage des moustiques recherchant des hôtes à l’intérieur

Quatre maisons ont été sélectionnées au hasard dans chacun des villages de l’étude et recrutées après avoir obtenu le consentement des chefs de ménage. Dans chaque hutte, un piège Mosclean ou un piège CDC-light a été installé à côté d’un lit à l’intérieur d’une pièce où un volontaire adulte dormait sous une moustiquaire. Comme la couverture des moustiquaires imprégnées d’insecticide était de > 90% dans ces villages, nous avons mené notre étude avec ces moustiquaires plutôt qu’avec des moustiquaires non traitées comme celles utilisées dans les tests semi-terrain. Sur la base du calendrier d’attribution des pièges, les huttes 1, 2, 3 et 4 ont reçu chacune l’un des deux types de pièges. Aucun appât supplémentaire n’a été ajouté aux pièges. Les pièges (1er piège Mosclean, 2ème piège Mosclean, 1er piège CDC-light et 2ème piège CDC-light) ont été alternés chaque nuit entre chacune des maisons pendant 12 nuits, selon un plan en carré latin 4 × 4, répété quatre fois. Les tests ont duré de 18 h à 6 h chaque nuit. Les pièges Mosclean et CDC-light ont été suspendus à 150 cm du sol, vers les pieds des dormeurs. Les moustiques capturés par chaque piège chaque nuit ont été triés par taxa, sexe et statut physiologique, puis comptés et enregistrés.

1. (ii)

   Comparaison de la performance du piège Mosclean lorsqu’il est utilisé à l’intérieur et à l’extérieur

Dans les études mesurant le risque de piqûre des vecteurs du paludisme, il est courant d’évaluer les proportions de piqûres qui se produisent à l’intérieur par rapport aux proportions qui se produisent à l’extérieur, afin de déterminer où le risque de piqûre est plus important et aussi si les interventions telles que les MII et les PID traitent le spectre complet de l’exposition. Malheureusement, malgré des innovations récentes telles que les pièges à grille électrique et les pièges à double filet appâtés par l’homme, il n’existe pas de systèmes de piégeage appropriés autres que les HLC qui permettent d’évaluer ces proportions de manière cohérente et précise. Le piège Mosclean a donc été évalué pour déterminer s’il convenait aux collectes à l’intérieur et à l’extérieur. Quatre ménages ont été choisis au hasard dans chaque village et recrutés après avoir obtenu le consentement du chef de famille. Des pièges Mosclean ont ensuite été installés à l’intérieur ou à l’extérieur de chacune des maisons. Lorsqu’ils étaient utilisés à l’intérieur, le piège était placé à côté d’une moustiquaire occupée. En revanche, à l’extérieur, le piège était placé à environ 5 m de la maison, mais à côté d’un volontaire adulte assis sous une moustiquaire. Le piège Mosclean en extérieur était placé à 5 m de la maison, afin d’attraper les moustiques volant à proximité des habitations humaines. Les pièges étaient placés à 150 cm du sol, que ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur. Chaque matin, les moustiques capturés à l’intérieur et à l’extérieur étaient triés par taxa, sexe et statut physiologique, et les nombres enregistrés et comparés.

1. (iii)

   Tests pour comparer les efficacités sur le terrain des pièges Mosclean, BG-Sentinel et Suna à l’extérieur

Ces expériences ont été menées à l’extérieur en utilisant un plan en carré latin 4 × 4 dans lequel les emplacements des pièges ont été attribués au hasard au début de chaque tour de quatre nuits d’échantillonnage. Deux variantes de piège Mosclean ont été utilisées, l’une complétée par du CO2 gazeux provenant de la fermentation levure-molasse et l’autre sans CO2 supplémentaire. Quatre emplacements ont été identifiés dans chacun des deux villages, à environ 100 m de distance. Les quatre types de pièges, le piège Mosclean standard sans appât supplémentaire, le piège Mosclean appâté au CO2, le piège Suna appâté au CO2 et le piège BG-Sentinel appâté au CO2, ont été alternés chaque nuit entre les quatre emplacements extérieurs sur des cycles de quatre nuits. Chaque matin, les moustiques capturés par chaque piège ont été triés par taxa, sexe et statut physiologique, et les nombres ont été enregistrés et comparés. Les tests ont été réalisés pendant la saison sèche de juin 2017 à février 2018.

1. (iv)

   Évaluation des proportions de moustiques anophèles femelles parous et des proportions de moustiques femelles inséminées dans les captures au piège Mosclean et au piège CDC-light

Les moustiques ont été échantillonnés dans quatre maisons différentes dans un village pendant 20 nuits. Tous les moustiques An. arabiensis femelles collectés ont été disséqués. Un piégeage similaire a été effectué par des pièges lumineux CDC et les moustiques disséqués sous des stéréomicroscopes lumineux afin de pouvoir comparer la parité et les taux d’insémination.

Les ovaires ou les spermathèques disséqués ont été observés à un grossissement de 10× sous un microscope composé. Le statut de parité a été confirmé par la présence de trachéoles ovarioliques étirées (femelles pares) ou de squelettes trachéolaires enroulés (femelles nullipares), comme détaillé . L’insémination a été confirmée en observant si les spermathèques étaient remplies ou non .

Analyse des données

Les données ont été analysées à l’aide du logiciel statistique open source, R v.3.5.0 . L’efficacité du piège Mosclean a été comparée à celle des autres pièges en ajustant des modes mixtes linéaires généralisés (GLMM) à l’aide du paquet lme4 . Le nombre de moustiques de différentes espèces a été modélisé selon des distributions binomiales négatives, avec le type de piège comme effet principal. Les jours expérimentaux et l’ID de la hutte ont été inclus comme terme aléatoire pour tenir compte des variations inexpliquées au sein des jours et des huttes. Les graphiques ont été créés avec le package ggplot2 . Une régression logistique a été utilisée pour évaluer les taux de parité et d’insémination entre le piège CDC-light et le piège Mosclean. Un test de rapport de vraisemblance a été utilisé pour vérifier l’effet de l’effet aléatoire.