Abstract In ecdysozoan animals, moulting entails the production of a new exoskeleton and the shedding of the old one during ecdysis. It is induced by a pulse of ecdysone that regulates the expression of different hormonal receptors and activates a peptide-mediated signalling cascade. In Holometabola, the peptidergic cascade regulating ecdysis has been well described. However, very little functional information regarding the neuroendocrine regulation of ecdysis is available for Hemimetabola, which displays an incomplete metamorphosis. Here, we studied neuropeptides related to ecdysis regulation in the hemi-metabolous insect Rhodnius prolixus . The RNA interference-mediated reduction of ETH expression in fourth instar nymphs resulted in lethality at the expected time of ecdysis, thereby showing its crucial role in this process. Furthermore, the results revealed the involvement of ETH in the regulation of reproductive fitness. Different from holometabolous, the knockdown of ETH in adult females led to failures in egg hatching without affecting the oviposition. Most of the first instar nymphs hatched from the eggs laid by females injected with dsEH, dsCCAP and dsOKA died at the expected time of ecdysis, indicating the crucial involvement of these genes for post-embryonic development. No phenotypes were observed upon CZ knockdown in nymphs or adult females. The conservation of the role of these neuropeptides in regulating ecdysis and reproduction throughout the class Insecta is discussed. Summary statement The information provided here is of interest for evolutive studies on the neuroendocrine regulation of ecdysis and reproduction in insects, and the research for new targets to control pest insects.

Blood-sucking insects incorporate many times their body weight of blood in a single meal. As proteins are the major component of vertebrate blood, its digestion in the gut of hematophagous insects generates extremely high concentrations of free amino acids. Previous reports showed that the tyrosine degradation pathway plays an essential role in adapting these animals to blood feeding. Inhibiting 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD), the rate-limiting step of tyrosine degradation, results in the death of insects after a blood meal. Therefore, it was suggested that compounds that block the catabolism of tyrosine could act selectively on blood-feeding insects. Here we have evaluated the toxicity against mosquitoes of three HPPD inhibitors currently used as herbicides and in human health. Among the compounds tested, nitisinone (NTBC) proved to be more potent than mesotrione (MES) and isoxaflutole (IFT) in Aedes aegypti. NTBC was lethal to Ae. aegypti in artificial feeding assays (LD50: 4.36 µM), as well as in topical application (LD50: 0.0033 nmol/mosquito). NTBC was also lethal to Ae. aegypti populations that were resistant to neurotoxic insecticides, and it was lethal to other mosquito species (Anopheles and Culex). Therefore, HPPD inhibitors, particularly NTBC, represent promising new drugs for mosquito control. Since they only affect blood-feeding organisms, they would represent a safer and more environmentally friendly alternative to conventional neurotoxic insecticides.

Abstract In triatomines, blood-feeding triggers many physiological processes, including post-embryonic development and reproduction. Different feeding habits, such as hematophagy, can shape gene functions to meet the challenges of each type of diet. A comparison of transcriptomic and proteomic data indicates that post-transcriptional regulation of gene expression is crucial in triatomines, so we evaluated the impact of RNAi silencing of the eukaryotic translation initiation factors 3 subunit m (eIF3m) in R. prolixus physiology. We showed that eIF3m is essential for correct digestion, affecting the processes triggered by a blood meal. The silencing of this gene inhibited moulting and caused the premature death of nymphs, while in adult females inhibited oviposition and increased resistance to starvation. Male survival was not affected by eIF3m knockdown. The information regarding the eIF3m function in insects is scarce. The phenotypes observed in R. prolixus upon eIF3m gene silencing are different and more severe than those described in Drosophila melanogaster , pointing to the particular importance of this gene in triatomines. Summary statement The information provided here indicates the importance of mRNA translation in modulating growth, reproduction, lifespan and starvation resistance in triatomine vectors.

Bed bugs are blood-feeders that rapidly proliferate into large indoor infestations. Their bites can cause allergies, secondary infections and psychological stress, among other problems. Although several tactics for their management have been used, bed bugs continue to spread worldwide wherever humans reside. This is mainly due to human-mediated transport and their high resistance to several classes of insecticides. New treatment options with novel modes of action are required for their control. In this study, we evaluated the use of nitisinone (NTBC), an FDA-approved drug, for bed bug control in an insecticide-susceptible (HH) and an insecticide-resistant (CIN) population. Although NTBC was lethal to both populations when administered orally or applied topically in very low doses, we observed a slight but significant resistance in the CIN population. Transcriptomic analysis in both populations indicated that NTBC treatment elicited a broad suppression of genes associated with RNA post-transcriptional modifications, translation, endomembrane system, protein post-translational modifications and protein folding. The CIN population exhibited higher ATP production and xenobiotic detoxification. Feeding studies on a mouse model highlight that NTBC could be used as a control method of bed bugs by host treatment. The results demonstrate that NTBC can be used as a new active ingredient for bed bug control by topical or oral treatment and shed light on the molecular mechanisms of suppressed tyrosine metabolism following NTBC treatment.

Abstract Tsetse transmit African trypanosomiasis, which is a disease fatal to both humans and animals. A vaccine to protect against this disease does not exist so transmission control relies on eliminating tsetse populations. Although neurotoxic insecticides are the gold standard for insect control, they negatively impact the environment and reduce insect pollinator species. Here we present a promising, environment-friendly alternative that targets insect tyrosine metabolism pathway. A bloodmeal contains high levels of tyrosine, which is toxic to haematophagous insects if it is not degraded. RNAi silencing of either the first two enzymes in the tyrosine degradation pathway (TAT and HPPD) was lethal to tsetse. Furthermore, nitisinone (NTBC), an FDA-approved tyrosine catabolism inhibitor, killed tsetse regardless if the drug was orally or topically applied. However, it did not affect bumblebee survival. A mathematical model shows that NTBC could reduce the transmission of African trypanosomiasis in sub-Saharan Africa, thus accelerating current elimination programmes.

Rhodnius prolixus has become a model for revealing the molecular bases of insect sensory biology due to the publication of its genome, its well characterized behavioural repertoire and the advent of NGS technologies. Gene expression modulation underlies behaviour-triggering processes at peripheral and central levels. Still, the regulation of sensory-related gene transcription in sensory organs is poorly understood. Here we study the genetic bases of plasticity in antennal sensory function, using R. prolixus as an insect model. Antennal expression of neuromodulatory genes such as those coding for neuropeptides, neurohormones and their receptors was characterized by means of RNA-Seq. New nuclear receptor and takeout gene sequences were identified for this species, as well as those of enzymes involved in the biosynthesis and processing of neuropeptides and biogenic amines. We report a broad repertoire of neuromodulatory and endocrine genes expressed in antennae and suggest that they modulate sensory neuron function locally. Diverse neuropeptide-coding genes showed consistent expression in the antennae of all stages studied. Future studies should characterize the contribution of these modulatory components acting over antennal sensory processes to assess the relative contribution of peripheral and central regulatory systems on the plastic expression of insect behaviour.