Des chercheurs du MIT et de Georgia Tech ont développé le premier modèle tridimensionnel capable de prédire comment les moustiques volent vers leurs cibles humaines. L’étude, publiée dans Science Advances, identifie trois schémas de vol distincts déclenchés par des signaux visuels et chimiques. Ces travaux pourraient modifier la conception des pièges contre ces insectes vecteurs de maladies responsables de plusieurs centaines de millier de décès annuels.
La compréhension des mécanismes qui guident les moustiques vers leurs proies humaines franchit une étape significative avec la publication d’une étude conjointe de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) et de l’Institut de technologie de Géorgie. Pour la première fois, une équipe scientifique parvient à modéliser en trois dimensions les trajectoires de vol de ces insectes, révélant des comportements plus complexes que ce que la recherche avait jusqu’alors documenté.
Trois stratégies distinctes selon les stimuli
Le modèle mathématique élaboré par les chercheurs met en lumière trois modes d’approche distincts, chacun correspondant à une combinaison spécifique de signaux perçus par les moustiques. Lorsque seul un stimulus visuel est détecté, comme une silhouette sombre, les insectes adoptent une approche rapide et directe, qualifiée de « en piqué ». Ils plongent vers la cible mais battent en retraite si aucun signal chimique n’est identifié en retour.
Face à une source unique de dioxyde de carbone, sans repère visuel, le comportement change radicalement. Les moustiques effectuent alors des « doubles prises », ralentissant leur vol et effectuant des mouvements latéraux pour maintenir leur proximité avec la source d’émission.
La découverte la plus surprenante survient lorsque les deux types de signaux se combinent. Plutôt que de fusionner les deux réponses comportementales, les insectes adoptent un schéma « orbital » entièrement nouveau. Ils tournent autour de leur cible à vitesse constante avant de se poser, un comportement que les chercheurs comparent à celui d’un requin circulant autour de sa proie. « Des études antérieures avaient montré que les indices visuels et le dioxyde de carbone attirent les moustiques. Mais nous ne savions pas comment ils combinaient ces indices pour déterminer où voler », explique Christopher Zuo, qui a conduit les expériences en tant qu’étudiant de master à Georgia Tech.
Une méthodologie rigoureuse
Pour parvenir à ces résultats, l’équipe a mis en œuvre un dispositif expérimental sophistiqué. Des moustiques femelles Aedes aegypti ont été suivis dans une chambre contrôlée à l’aide de caméras infrarouges tridimensionnelles. L’approche a généré plus de 53 millions de points de données sur plus de 477 000 trajectoires de vol, réparties sur vingt expériences distinctes.
Le groupe de Georgia Tech, dirigé par le professeur de génie mécanique David Hu, a réalisé des essais avec différentes configurations : sphères noires et blanches, émetteurs de dioxyde de carbone, et même un volontaire humain vêtu de vêtements mi-noirs, mi-blancs. Le traitement mathématique des données a ensuite été confié à l’équipe du MIT dirigée par Jörn Dunkel, qui a appliqué des méthodes d’inférence bayésienne pour extraire un modèle prédictif compact comportant moins de trente paramètres.
Implications pour la lutte antivectorielle
Les applications pratiques de cette recherche sont immédiates dans le domaine de la lutte contre les maladies transmises par les moustiques. Ces insectes sont responsables de plus de 770 000 décès annuels à travers le monde, principalement dus au paludisme, à la dengue, au chikungunya et à la fièvre jaune.
« Nos travaux suggèrent que les pièges à moustiques nécessitent des leurres multisensoriels spécifiquement calibrés pour maintenir les moustiques engagés suffisamment longtemps pour être capturés », souligne Jörn Dunkel.
La plupart des dispositifs de capture actuels reposent sur des attractifs constants à stimulus unique, une approche que cette étude remet en question. Les chercheurs proposent plutôt des stratégies intermittentes et multisensorielles, mieux adaptées aux comportements complexes identifiés par leur modèle.
Un outil de simulation accessible
Pour faciliter la diffusion de leurs découvertes, les scientifiques ont développé une application web interactive permettant aux utilisateurs de simuler le comportement des moustiques autour de différents objets et configurations de signaux. Cet outil pédagogique pourrait servir aux chercheurs, aux responsables de santé publique et aux concepteurs de pièges.
« Maintenant que nous avons un modèle, nous pouvons commencer à concevoir des pièges plus intelligents », affirme Alexander Cohen du MIT.
Article : « Predicting mosquito flight behavior using Bayesian dynamical systems learning » – DOI : 10.1126/sciadv.adz7063
