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Mécanismes de transmission du virus de la Fièvre de la Vallée du Rift à Madagascar

Olive Marie-Marie. 2016. Mécanismes de transmission du virus de la Fièvre de la Vallée du Rift à Madagascar. Montpellier : Université de Montpellier, 304 p. Thèse de doctorat : Ecologie, évolution, ressources génétiques, paléontologie : Université de Montpellier

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Titre anglais : Transmission mechanisms of Rift Valley Fever virus in Madagascar

Encadrement : Université de Montpellier

Abstract : La Fièvre de la Vallée du Rift (VFVR) est une arbovirose zoonotique affectant principalement les ruminants et les humains. Son éco-épidémiologie complexe implique de nombreuses espèces de vecteurs, d'hôtes et de voies de transmission. Ainsi, différents mécanismes de transmission et d'émergence sont impliqués dans la circulation du virus de la FVR (VFVR) et ceux-ci dans des écosystèmes contrastés d'Afrique, de la Péninsule Arabique et des îles du sud-ouest de l'Océan Indien, dont l'île de Madagascar. Par sa superficie, sa grande diversité éco-climatique et sa faune et flore endémique, Madagascar est considérée comme une île continent. On y retrouve, en effet, des écosystèmes variés plus ou moins favorables aux moustiques : semi-arides dans le sud-ouest, humides et froids sur les hautes terres centrales, per-humide dans l'est et humides et chaud dans le nord-ouest. Madagascar a été affectée par deux épidémies de FVR en 1990-91 puis 2008-09. Une étude menée lors de la dernière épidémie a montré que le virus avait largement diffusé dans l'île de façon hétérogène. Compte tenu de la complexité des mécanismes de transmission de la FVR et de la diversité des écosystèmes de Madagascar, nous avons supposé que cette hétérogénéité spatiale était due à des mécanismes de transmission et d'émergence qui variaient en fonction des écosystèmes de l'île. Ainsi, le premier objectif de ce travail de thèse étaient de déterminer les mécanismes et les dynamiques de transmission de la FVR inhérents aux différents écosystèmes de Madagascar. Le second objectif a été d'identifier les mécanismes d'émergence de la FVR à Madagascar et de déterminer s'il sera possible, et nécessaire, de prédire cette émergence à l'échelle des écosystèmes. Dans le cadre de ce travail de thèse deux enquêtes sérologiques nationales, l'une bovine (2008) et l'autre humaine (2011-13) ont, premièrement, été analysées par un modèle linéaire mixte généralisé afin d'identifier les facteurs environnementaux et comportementaux favorables à la circulation du virus chez les bovins et les humains. Deuxièmement, deux enquêtes sérologiques bovines, l'une réalisée en 2008 et l'autre en 2014, ont été analysées pour reconstruire la dynamique de transmission de la FVR dans les différents écosystèmes de l'île. Cette reconstruction a été réalisée à partir de données de séroprévalence et d'âge inclues dans un modèle Bayésien hiérarchique pour estimer la force d'infection annuelle de 1992 à 2014. Enfin, afin de faire le lien biologique avec les résultats des travaux menés à une échelle nationale et de décrire les mécanismes de transmission à une échelle fine, des enquêtes longitudinales entomologiques et sérologiques ont été réalisées entre 2015 et 2016 dans un écosystème à risque. Et ceci, afin de décrire la transmission saisonnière du VFVR chez les ruminants associée à la dynamique de transmission des vecteurs potentiels. Nos résultats ont montré que la région du nord-ouest de l'île est une région à risque de transmission. D'une part, elle est constituée d'environnements associant une forte densité de bovins à des zones humides, inondables et irriguées, favorables aux espèces d'Anopheles et Culex. D'autre part, le VFVR semble avoir circulé de façon relativement intense lors de la période inter-épizootique de 1992 à 2007, puis sa transmission a soudainement augmenté en 2007-2008, ce qui est concomitant avec l'apparition des foyers de FVR en 2008. Pour finir, 6 ans après l'épidémie de FVR à Madagascar, le virus semble toujours circuler à bas bruit dans la région. Cette circulation étant probablement due à une transmission vectorielle favorisée par l'abondance de vecteurs potentiels dans la région. Les résultats de ces différents travaux nous ont permis de présenter des hypothèses de transmission dans les différents écosystèmes de l'île et ainsi de proposer des stratégies de surveillance, de prévention et de lutte contre la FVR adaptées au contexte de Madagascar.

Résumé (autre langue) : Rift Valley fever (RVF) is a zoonotic vector-borne disease affecting ruminants and humans. Its complex eco-epidemiology involves several species of vectors, hosts and transmission routes. These particularities allowed the circulation of RVF virus (RVFV) in a variety of ecosystems involving different transmission and emergence mechanisms. Indeed, the RVFV has affected contrasted eco-regions in Africa, Arabian Peninsula and South-West Indian Ocean islands, including Madagascar.Madagascar is considered as a continent island due to its ecological diversity and its endemicity level of the flora and the fauna. In particular, the variation of the Malagasy ecosystems (semi-arid in the south, humid and cold in the highlands, humid and warm in the north-west and per-humid in the east) has an impact in their presence and /or the relative abundance of some mosquito species. Madagascar was heavily affected by RVF in 1990-91 and 2008-2009, with evidence of a large and heterogeneous spread of the disease.Thus considering the diversity of RVF eco-epidemiological cycles and the variety of Malagasy ecosystems, we hypothesized that, in Madagascar, the mechanisms of transmission would be different according to these ecosystems. Therefore, the first objective of this thesis was to understand the mechanisms and the dynamics of transmission of RVFV in the different ecosystems. The second objective was to determine the mechanisms of emergence of RVFV and if it would be necessary and possible to predict the emergence of RVFV outbreaks according to the ecosystems.Firstly, we analyzed both cattle and human serological data performed at the national level using generalized linear mixed models to identify the environmental and behavioral factors associated with RVF transmission in both cattle and human. Secondly, we reconstructed the dynamic of transmission of RVF in the different Malagasy ecosystems. Seroprevalence data of cattle of known age were fitted using Bayesian hierarchical models to estimate the annual force of infection from 1992 to 2014. Thirdly, to understand the biological process link to the mechanisms of transmission at the national scale, we investigated the fine scale mechanisms of transmission of RVFV in pilot area of an at-risk region. We, thus, performed both longitudinal entomological and serological surveys between 2015 and 2016, in order to describe the seasonal transmission of RVFV among ruminants and its association with the dynamics of RVFV potential vectors.Our results showed that the northwestern part of Madagascar is an at-risk region for RVFV transmission. On one hand, it is characterized by high cattle densities associated with humid, floodplain and irrigated areas suitable for RVFV potential vector like Anopheles and Culex species. On the other hand, RVFV had probably circulated intensively in the region during the 1992-2007 inter-epizootic period and its transmission increased suddenly in 2007-08, almost concomitantly with the first outbreaks recorded in 2008. Finally, RVFV was still circulated in the northwestern region at low level, 6 years after the last epidemic. This circulation is likely due to vectorial transmission favoring by the abundance of several potential vectors of RVFV in this pilot region.Finally, our better understanding of the mechanisms of transmission of RVFV throughout Madagascar allowed us to propose hypothesis of transmission in different ecosystems of Madagascar and consequently refine strategies for RVF surveillance and prevention.

Mots-clés géographiques Agrovoc : Madagascar

Classification Agris : L73 - Animal diseases

Axe stratégique Cirad : Axe 4 (2014-2018) - Santé des animaux et des plantes

Auteurs et affiliations

  • Olive Marie-Marie, CIRAD-ES-UPR AGIRs (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/588080/)

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