Abstract Resistance of mosquitoes to insecticides is one example of rapid adaptation to anthropogenic selection pressures having a strong impact on human health and activities. Target-site modification and increased insecticide detoxification are the two main mechanisms underlying insecticide resistance in mosquitoes. While target-sites mutations are well characterised and often used to track resistance in the field, the genomic events associated with insecticide detoxification remain partially characterised. Recent studies evidenced the key role of gene duplications in the over-expression of detoxification enzymes and their potential use to track metabolic resistance alleles in the field. However, such genomic events remain difficult to characterise due to their complex genomic architecture and their co-occurrence with other resistance alleles. In this concern, the present work investigated the role of a large genomic duplication affecting a cluster of detoxification enzymes in conferring resistance to the pyrethroid insecticide deltamethrin in the mosquito Aedes aegypti . Two isofemale lines originating from French Guiana and being deprived from major target-site mutations showed distinct insecticide resistance levels. Combining RNA-seq and whole genome pool- seq identified a 220 Kb genomic duplication spanning multiple cytochrome P450s carried by the resistant line. The genomic architecture of the duplicated loci was elucidated through long read sequencing, evidencing its transposon-mediated evolutionary origin. The importance of this P450 duplication in deltamethrin survival was supported by genotype-phenotype association and RNA interference. Experimental evolution suggested that this P450 duplication is associated with a significant fitness cost, potentially affecting its adaptive value in presence of other resistance alleles. Overall, this study supports the importance of genomic duplications affecting detoxification enzymes in the rapid adaptation of mosquitoes to insecticides. Deciphering their genomic architecture provides new insights into the evolutionary processes underlying such rapid adaptation. Such findings and provides new tools for the surveillance and management of resistance in the field.

Insecticide resistance in mosquitoes is spreading worldwide and represents a growing threat to vector control. Insecticide resistance is caused by different mechanisms including higher metabolic detoxication, target-site modification, reduced penetration and behavioral changes that are not easily detectable with simple diagnostic methods. Indeed, most molecular resistance diagnostic tools are costly and labor intensive and then difficult to use for routine monitoring of insecticide resistance. The present study aims to determine whether mosquito susceptibility status against the pyrethroid insecticides (mostly used for mosquito control) could be established by the protein signatures of legs and/or thoraxes submitted to MALDI-TOF Mass Spectrometry (MS). The quality of MS spectra for both body parts was controlled to avoid any bias due to unconformity protein profiling. The comparison of MS profiles from three inbreeds Ae. aegypti lines from French Guiana (IRF, IR03, IR13), with distinct deltamethrin resistance genotype / phenotype and the susceptible reference laboratory line BORA (French Polynesia), showed different protein signatures. On both body parts, the analysis of whole protein profiles revealed a singularity of BORA line compared to the three inbreeding lines from French Guiana origin, suggesting that the first criteria of differentiation is the geographical origin and/or the breeding history rather than the insecticide susceptibility profile. However, a deeper analysis of the protein profiles allowed to identify 10 and 11 discriminating peaks from leg and thorax spectra, respectively. Among them, a specific peak around 4870 Da was detected in legs and thoraxes of pyrethroid resistant lines compared to the susceptible counterparts hence suggesting that MS profiling may be promising to rapidly distinguish resistant and susceptible phenotypes. Further work is needed to confirm the nature of this peak as a deltamethrin resistant marker and to validate the routine use of MS profiling to track insecticide resistance in Ae. aegypti field populations.

Abstract The Black Soldier Fly (BSF) Hermetia illucens is a cosmopolitan fly heavily used by industrial companies to reduce biowaste and produce protein and fat for poultry and aquaculture feed. However, the natural history and the genetic diversity of the BSF is poorly known. In this study, we analysed 677 CO1 sequences derived from samples found all over the five continents leading us to the discovery of 52 haplotypes including 10 major haplotypes. We refined the definition of these haplotypes by sequencing 59 mitochondrial genomes. We could derive an estimate of the separation events of the different haplotypes at more than two million years for the oldest branches. This worldwide cryptic genetic and genomic diversity is mirrored at local scale in France in which we found five major haplotypes sometimes in sympatry. Our data resolve the phylogenetic relationships between the major lineages and give insights into the dispersal and the numbers of BSF neo-introduction at global and local scales. Our results indicate that the genetic and genomic diversity of commercial BSF stock is very low and these brood stock participated in the dissemination of the BSF in the wild. Taken together these results call for a better understanding of the genomic diversity of the BSF to unravel possible specific adaptations of the different lineages for industrial needs and to initiate the selection process.

Resistance of mosquitoes to insecticides is one example of rapid adaptation to anthropogenic selection pressures having a strong impact on human health and activities. Target-site modification and increased insecticide detoxification are the two main mechanisms underlying insecticide resistance in mosquitoes. While target-sites mutations are well characterised and often used to track resistance in the field, the genomic events associated with insecticide detoxification remain partially characterised. Recent studies evidenced the key role of gene duplications in the over-expression of detoxification enzymes and their potential use to track metabolic resistance alleles in the field. However, such genomic events remain difficult to characterise due to their complex genomic architecture and their co-occurrence with other resistance alleles. In this concern, the present work investigated the role of a large genomic duplication affecting a cluster of detoxification enzymes in conferring resistance to the pyrethroid insecticide deltamethrin in the mosquito Aedes aegypti. Two isofemale lines originating from French Guiana and being deprived from major target-site mutations showed distinct insecticide resistance levels. Combining RNA-seq and whole genome pool-seq identified a 220 Kb genomic duplication enhancing the expression of multiple contiguous cytochrome P450s in the resistant line. The genomic architecture of the duplicated loci was elucidated through long read sequencing, evidencing its transposon-mediated evolutionary origin. The involvement of this P450 duplication in deltamethrin survival was supported by a significant phenotypic response to the P450 inhibitor piperonyl butoxide together with genotype-phenotype association and RNA interference. Experimental evolution suggested that this P450 duplication is associated with a significant fitness cost, potentially affecting its adaptive value in presence of other resistance alleles. Overall, this study supports the importance of genomic duplications affecting detoxification enzymes in the rapid adaptation of mosquitoes to insecticides. Deciphering their genomic architecture provides new insights into the evolutionary processes underlying such rapid adaptation. Such findings provide new tools for the surveillance and management of resistance in the field.