Female Aedes aegypti mosquitoes infect more than 400 million people each year with dangerous viral pathogens including dengue, yellow fever, Zika and chikungunya. Progress in understanding the biology of mosquitoes and developing the tools to fight them has been slowed by the lack of a high-quality genome assembly. Here we combine diverse technologies to produce the markedly improved, fully re-annotated AaegL5 genome assembly, and demonstrate how it accelerates mosquito science. We anchored physical and cytogenetic maps, doubled the number of known chemosensory ionotropic receptors that guide mosquitoes to human hosts and egg-laying sites, provided further insight into the size and composition of the sex-determining M locus, and revealed copy-number variation among glutathione S-transferase genes that are important for insecticide resistance. Using high-resolution quantitative trait locus and population genomic analyses, we mapped new candidates for dengue vector competence and insecticide resistance. AaegL5 will catalyse new biological insights and intervention strategies to fight this deadly disease vector. An improved, fully re-annotated Aedes aegypti genome assembly (AaegL5) provides insights into the sex-determining M locus, chemosensory systems that help mosquitoes to hunt humans and loci involved in insecticide resistance and will help to generate intervention strategies to fight this deadly disease vector.

Female Aedes aegypti mosquitoes infect hundreds of millions of people each year with dangerous viral pathogens including dengue, yellow fever, Zika, and chikungunya. Progress in understanding the biology of this insect, and developing tools to fight it, has been slowed by the lack of a high-quality genome assembly. Here we combine diverse genome technologies to produce AaegL5, a dramatically improved and annotated assembly, and demonstrate how it accelerates mosquito science and control. We anchored the physical and cytogenetic maps, resolved the size and composition of the elusive sex-determining “M locus”, significantly increased the known members of the glutathione-S-transferase genes important for insecticide resistance, and doubled the number of chemosensory ionotropic receptors that guide mosquitoes to human hosts and egg-laying sites. Using high-resolution QTL and population genomic analyses, we mapped new candidates for dengue vector competence and insecticide resistance. We predict that AaegL5 will catalyse new biological insights and intervention strategies to fight this deadly arboviral vector.

Summary Chemical control of disease vectoring mosquitoes Aedes albopictus and Aedes aegypti is costly, unsustainable, and increasingly ineffective due to the spread of insecticide resistance. The Sterile Insect Technique is a valuable alternative but is limited by the slow, error-prone, and wasteful sex-separation requirement. Here, we present four Genetic Sexing Strains (two for each Aedes species) based on fluorescence markers linked to the m and M sex loci, allowing for the isolation of transgenic males. Furthermore, we demonstrate how combining these sexing strains enables the production of non-transgenic males. Scaling-up would allow the sorting of 100,000 first instar male larvae in under 1.5 hours with an estimated 0.01-0.1% female contamination. Cost-efficiency analyses revealed that using these strains could result in important savings while setting up and running a mass-rearing facility. Altogether, these Genetic Sexing Strains should enable a major upscaling in control programmes against these important vectors. Graphical abstract

Abstract Emerging and endemic mosquito-borne viruses can be difficult to detect and monitor because they often cause asymptomatic infections in human or vertebrate animals or cause nonspecific febrile illness with a short recovery waiting period. Cases’ detection in vertebrate hosts can be complemented by entomological surveillance, but this method is not adapted to low infection rates in mosquito populations that typically occur in low or non-endemic areas. We identified West Nile Virus circulation in Camargue, a wetland area in South of France, using a cost effective innovative xenomonitoring method based on the molecular detection of virus in excreta from trapped mosquitoes. We also succeeded at identifying the mosquito community diversity dynamic on several sampling sites, together with the vertebrate hosts on which they fed prior to be captured using amplicon-based metagenomic on mosquito excreta without processing any mosquito. Mosquito excreta-based virus surveillance can be considered as a cost-effective and non-invasive strategy that offers the additional asset to reveal the ecological network underlying arbovirus circulation.

Summary The global emergence of Zika virus (ZIKV) in the last decade revealed the unprecedented ability for a mosquito-borne virus to cause congenital birth defects such as microcephaly. A puzzling aspect of ZIKV emergence is that all human outbreaks and birth defects to date have been exclusively associated with the Asian ZIKV lineage, despite a growing body of laboratory evidence pointing towards higher transmissibility and pathogenicity of the African ZIKV lineage. Whether this apparent paradox reflects the use of relatively old African ZIKV strains in most laboratory studies is unclear. Here, we experimentally compared the transmissibility and pathogenicity of seven low-passage ZIKV strains representing the recently circulating viral genetic diversity. We found that recent African ZIKV strains largely outperformed their Asian counterparts in mosquito transmission kinetics experiments, which translated into a markedly higher epidemic potential in outbreak computer simulations. In addition, African ZIKV strains were significantly more lethal than Asian ZIKV strains in immunocompromised adult mice. Finally, prenatal infection of immunocompetent mouse embryos with an African ZIKV strain resulted in embryonic death whereas it caused microcephaly with Asian ZIKV strains. Together, our results demonstrate the high epidemic potential and pathogenicity of recent ZIKV strains from Africa. Importantly, they also imply that the African ZIKV lineage could more easily go unnoticed by public health surveillance systems than the Asian ZIKV lineage due to its propensity to cause fetal loss rather than birth defects.

Endogenous viral elements (EVEs) are viral sequences integrated in host genomes. A large number of non-retroviral EVEs was recently detected in Aedes mosquito genomes, leading to the hypothesis that mosquito EVEs may control exogenous infections by closely related viruses. Here, we experimentally investigated the role of an EVE naturally found in Aedes aegypti populations and derived from the widespread insect-specific virus, cell-fusing agent virus (CFAV). Using CRISPR/Cas9 genome editing, we created an Ae. aegypti line lacking the CFAV EVE. Absence of the EVE resulted in increased CFAV replication in ovaries, possibly modulating vertical transmission of the virus. Viral replication was controlled by targeting of viral RNA by EVE-derived piRNAs. Our results provide evidence that antiviral piRNAs are produced in the presence of a naturally occurring EVE and its cognate virus, demonstrating a functional link between non-retroviral EVEs and antiviral immunity in a natural insect-virus interaction.

Abstract Toscana virus (TOSV) is a leading cause of summer viral meningitis in central Italy and south of France, and can cause severe neurological cases. Within the Mediterranean basin, it is transmitted by hematophagous sand flies belonging to the Phlebotomus genus. Despite the identification of the primary TOSV vectors, the virus’s developmental cycle in vector species remains largely unknown. Limited research has been conducted on transmission dynamics and the vectorial competence and capacity of the principal TOSV vector, Phlebotomus perniciosus . In this context, we investigated the intra-vector TOSV infection dynamics in Ph. perniciosus , as well as its impact on the vector’s life history traits. Female sand flies were experimentally infected with TOSV though an artificial blood meal. Systemic dissemination of the virus was observed approximately three days post-infection, potentially resulting in a shorter extrinsic incubation period. Moreover, the study revealed a longer hatching time for eggs laid by infected females. This research not only confirmed the vector competence of Ph. perniciosus but also provided the first insight into TOSV’s developmental cycle and its impact on the vector. These findings prompt further exploration of TOSV transmission dynamics, raise new hypotheses on the virus transmission and highlight the importance of follow-up studies. Author summary Toscana virus (TOSV) is a reemerging sandfly-borne virus causing neuroinvasive infections in humans. This virus is endemic in the Mediterranean basin, with a potential risk of introduction in northern Europe and Asia. Despite decades of research, few studies have focused on the development cycle of TOSV in sand flies and the dynamics of transmission. Here, we provide a comprehensive study of the intra-vector dynamics of TOSV infection and its impact on both vector biology and transmission. Through experimental infections of the major vector Phlebotomus perniciosus , we not only confirmed vector competence but also provided the first insight into the TOSV developmental cycle in the vector by estimating the extrinsic incubation period at six days. Our study reveals an impact of TOSV infection on vector hatching time leading to a delayed emergence of infected sand flies, with a potential impact on transmission. Our findings encourage further exploration of transmission dynamics, raise new hypotheses on alternative transmission pathways, and emphasize the importance of follow-up studies.

Abstract The risk of mosquito-borne diseases transmission is moving fast toward temperate climates with the colonization and proliferation of the Asian tiger mosquito vector Aedes albopictus and the rapid and mass transport of passengers returning from tropical regions where the viruses are endemic. The prevention of major Aedes -borne viruses heavily relies on the use of insecticides for vector control, mainly pyrethroids In Europe. High-throughput molecular assays can provide a cost-effective surrogate to phenotypic insecticide resistance assays when mutations have been previously linked to a resistance phenotype. Here, we screened for the spatial distribution of kdr mutations at a large scale using a two-step approach based on multiplexed amplicon sequencing and an unprecedented collection of field-derived mosquitoes in South of France. We identified the presence of the V1016G allele in 14 sites. The V1016G allele was predominantly found in South-East France close to the Italian border with two additional isolated sites close to Bordeaux and Marmande. All mosquitoes were heterozygous for this mutation and should not be phenotypically resistant to pyrethroid insecticide. Four other mutations were identified in our targeted genomic sequence: I1532T, M1006L, M1586L, M995L. Sequencing a section of maternally inherited mitochondrial genome confirmed that the spread of Ae. albopictus in France originated from founders with haplogroup A1. These findings contribute to the broader understanding of resistance dynamics in Europe and can inform targeted approaches to mitigate the impact of resistance on vector control.

Abstract Background West Nile (WNV) and Usutu (USUV) virus are vector-borne flaviviruses causing neuroinvasive infections in both humans and animals. Entomological surveillance is a method of choice for identifying virus circulation ahead of the first human and animal cases, but performing molecular screening of vectors is expensive, and time-consuming. Methods We implemented the MX (Molecular Xenomonitoring) strategy for the detection of WNV and USUV circulation in mosquito populations in rural and urban areas in Nouvelle-Aquitaine region (France) between July and August 2023, using modified BG Sentinel traps. We first performed molecular screening and sequencing on excreta from trapped mosquitoes before confirming the results by detecting, sequencing and isolating viruses from individual mosquitoes. Findings We identified WNV and USUV-infected mosquitoes in 3 different areas, concurrently with the first human cases reported in the region. Trapped mosquito excreta revealed substantial virus co-circulation (75% of traps had PCR+ excreta for at least one of both viruses). Cx. pipiens was the most common species infected by both WNV and USUV. Genomic data from excreta and mosquitoes showed the circulation of WNV lineage 2 and USUV lineage Africa 3, both phylogenetically close to strains that circulated in Europe in recent years. Four WNV and 3 USUV strains were isolated from trapped mosquitoes. Interpretation MX strategy is easy and rapid to implement on the field, and has proven its effectiveness in detecting WNV and USUV circulation in local mosquito populations. Funding This study received funding from the Direction Générale de l’Armement (PDH 2 NBC-5-B-2212) and ARBOGEN (funded by MSDAVENIR). Research in context Evidence before this study WNV and USUV circulate through complex transmission cycles involving mosquitoes as vectors, birds as amplifying hosts and several mammal species as dead-end hosts. Transmission to humans primarily occurs through mosquito bites for both viruses. Notably, WNV can also be transmitted through blood donations and organ transplants. It is estimated that a significant proportion of both WNV and USUV infections in vertebrate hosts remain unreported due to their predominantly asymptomatic nature or nonspecific clinical presentation. Nevertheless, neuroinvasive and potentially fatal disease can occur, in particular among vulnerable populations such as elderly and immunocompromised patients. In France, after its first detection in 2015, USUV has been sporadically found in eastern and southern departments, with confirmed infections in birds, mosquitoes and mammals, and few human cases described. WNV has recently caused annual outbreaks of varying intensities involving humans, equids and avifauna in French departments mainly located in the Mediterranean area. Because of low viral loads and/or brief viremia, diagnosis of both pathogens is often based on serological evidence, and few genomic data are available on strains having circulated in France. Entomological surveillance can be used as an early warning method for WNV and USUV surveillance, but is costly to implement as it requires the collection of large numbers of mosquitoes to detect virus circulation when infection rates in mosquito populations are low. Therefore, viral surveillance in France still heavily relies on human and animal surveillance, i.e. late indicators of viral circulation. Added value of this study This study describes the implementation of the MX (Molecular Xenomonitoring) strategy for the effective surveillance of WNV and USUV circulation within mosquito populations. MX uses of modified BG Sentinels that allow (i) trapped mosquitoes to survive for several days and (ii) corresponding mosquito excreta to be collected and preserved on filter paper. MX has demonstrated many advantages over traditional entomological surveillance. Firstly, screening excreta collectively deposited by a community of trapped mosquitoes for the presence of viruses in the first instance is time and cost efficient, as one sample is tested for viral RNA, regardless of the number and species diversity in the trap. Second, filter papers with mosquito excreta can be transported from the field to the laboratory at room temperature by regular postal mail, bringing real-time detection within reach. WNV and USUV RNA have been detected and sequenced directly from the mosquito excreta shortly after collection. Thirdly, MX adapters increase the longevity of trapped mosquitoes, thereby allowing extension of the time between trap collections and increasing the likelihood of virus shedding by infected mosquitoes. Fourthly, this approach is easy to implement in the field and requires neither a strong entomological background nor specific technical skills. All these aspects make the MX strategy a powerful, non-invasive and cost-effective tool for real-time monitoring of enzootic WNV and USUV circulation. Authors should describe here how their findings add value to the existing evidence. WNV was never detected on the Atlantic seaboard of France until October 2022. Molecular evidence of WNV circulation was obtained in 3 symptomatic horses in the Nouvelle Aquitaine region in October 2022, concomitantly with an USUV human case with no recent travel history outside the region. This was a harbinger of an increase in cases over the next year. In 2023, MX succeeded in detecting the enzootic co-circulation of WNV and USUV in rural and urban areas of Nouvelle Aquitaine, simultaneously with the first cases of WNV detected by human and animal surveillance and the first human case of USUV diagnosed in the end of July 2023. Genomic and phylogenetic information was obtained directly from trapped mosquito excreta, before information derived from animal or human surveillance. Mosquitoes from traps with PCR-positive excreta were analysed individually, which allowed to calculate infection rates in mosquitoes. WNV and USUV were isolated from single Cx. pipiens mosquitoes. Cx. pipiens was the species most commonly found positive for either viruses although WNV was also detected in Ochlerotatus and Aedes mosquitoes, including one tiger mosquito ( Ae. albopictus ) in the urban environment. We argue that the MX approach is a major asset in the early warning detection of WNV and USUV circulation to alert health policy makers and take suitable control measures.

Abstract The urban mosquito species Aedes aegypti is the main vector of arboviruses worldwide. Mosquito control with insecticides is the most prevalent method for preventing transmission in the absence of effective vaccines and available treatments; however, the extensive use of insecticides has led to the development of resistance in mosquito populations throughout the world, and the number of epidemics caused by arboviruses has increased. Three mosquito lines with different resistance profiles to deltamethrin were isolated in French Guiana, including one with the I1016 knock-down resistant allele. Significant differences were observed in the cumulative proportion of mosquitoes with a disseminated chikungunya virus infection over time. In addition, certain genes ( CYP6BB2, CYP6N12, GST2, trypsin ) were variably overexpressed in the midgut at 7 days after an infectious blood meal in these three lines. Therefore, detoxification enzymes and kdr mutations may contribute to an enhanced midgut barrier and reduced dissemination rate. Our work shows that vector competence for chikungunya virus varied between Ae. aegypti laboratory lines with different deltamethrin-resistance profiles. More accurate verification of the functional association between insecticide resistance and vector competence remains to be demonstrated. Importance Three Ae. aegypti lines, isolated from the same collection site, underwent different insecticide selection pressures against deltamethrin under laboratory conditions. As a result, they developed different resistant profiles. In this study, when these lines were fed an artificial infectious blood meal containing chikungunya virus, all three lines including the reference strain showed a high infection rate. There was no statistical difference in infection rate found; however, the dissemination rate of the virus from midgut to head were significantly different. A higher resistance level detected by the WHO test was correlated with a lower viral dissemination rate for each strain. This study presented evidence that the insecticide selection pressure or the existence of insecticide resistance could lead to differences in viral dissemination or even transmission in mosquito populations. We hope that our study can give more insights into understanding the roles of mosquito insecticide resistance on viral transmission.