Eco-epidemiology of sand flies in the canine leishmaniasis focus of rural community of Mont-Rolland (Thiès, Senegal) : Sergentomyia genus, new vector of Leishmania infantum

La communauté Rurale de Mont-Rolland (région de Thiès, Sénégal) est un foyer endémique de leishmaniose canine décrit depuis 1970. Des études épidémiologiques récentes ont montré que l'agent étiologique est Leishmania (Leishmania) infantum et que le cycle de transmission est bien établi sur l'ensemble de la commune, avec plus de 30% des chiens et plus de 20% des hommes séropositifs. Néanmoins, malgré les différentes études épidémiologiques, le vecteur reste toujours inconnu. Jusqu'à présent, aucune espèce de Phlebotomus, connue pour être vecteur de L. infantum (sous genre Larroussius et secondairement Adlerius), n'a été identifiée au Sénégal. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse était d'identifier les vecteurs potentiels de la maladie et de caractériser le cycle de transmission de la leishmaniose canine par des études écologiques, parasitologiques et moléculaires des populations de phlébotomes. Ainsi, 7442 spécimens de phlébotomes ont été récoltés par piégeage adhésif, piégeage lumineux et par pulvérisations intradomiciliaires d'insecticides pyréthrinoïdes. Neuf espèces de phlébotomes ont été identifiées : deux appartiennent au genre Phlebotomus, P. duboscqi (vecteur de la leishmaniose cutanée au Sénégal) et P. rodhaini, les autres espèces appartiennent au genre Sergentomyia, S. adleri, S. clydei, S. antennata, S. buxtoni, S. dubia, S. schwetzi, et S. magna. La distribution spatiale des phlébotomes est hétérogène selon le village, selon l'écosystème et l'environnement de capture. Les études parasitologiques et les études moléculaires (PCR diagnostique de Leishmania) ont révélé trois espèces de Sergentomyia infectées par L. infantum, S. dubia (dissection et PCR), S. schwetzi (dissection et PCR) et S. magna (PCR). Il faut noter que plus de 2% des individus femelles à jeun testées étaient PCR positives, soulignant la survie des parasites chez ces espèces après la digestion. Toutes les autres espèces étaient négatives aussi bien en dissection qu'en PCR. Les analyses statistiques ont montré : que la distribution de S. dubia est significativement associée à la séroprévalence chez les chiens, que les individus de S. schwetzi positifs en PCR sont significativement associés à la séroprévalence chez le chien, qu'il y a un effet significatif du nombre de phlébotomes positifs en PCR (les 3 espèces confondues) sur la séroprévalence chez l'homme. Toutes ces données démontrent pour la première fois que 3 espèces du genre Sergentomyia, S. dubia, S. schwetzi et probablement S. magna, sont les vecteurs de la leishmaniose canine dans le foyer de Mont-Rolland. Ces résultats remettent en question le dogme qui stipule que seul le genre Phlebotomus serait capable de transmettre le parasite Leishmania dans l'Ancien-Monde. L'étude du comportement et de la distribution de ces trois espèces et de leurs spécimens infectés nous ont permis de proposer un modèle de transmission dans ce foyer.AbstractThe rural community of Mont-Rolland (Thiès, Sénégal) is an endemic focus of canine leishmaniasis described since 1970. Recent epidemiological studies showed that the causative agent is Leishmania infantum with well established transmission cycle throughout the area. However, despite the several epidemiological studies, the vector species is still unknown. So far, no species of Phlebotomus belongs to Larroussius and Adlerius subgenera, known as vector of L. infantum, was identified in Senegal. In this context, the main objective of this thesis was to identify potential vectors of the disease and to characterize the cycle of canine leishmaniasis transmission by ecological, parasitological and molecular studies on sandfly populations. Thus, 7442 specimens were collected by sticky traps, light traps and indoor spraying with pyrethroid insecticide from different environments (intradomiciliary, peridomiciliary, culture area, isolated area) and different villages and ecosystems (sandy soils, lateritic gravel soils and sandy clay soils). Nine species of sand flies were identified; two belong to the Phlebotomus genus, P. duboscqi (vector of cutaneous leishmaniasis in Senegal) and P. rodhaini, the other species belong to the Sergentomyia genus, S. adleri, S. clydei, S. antennata, S. buxtoni, S. dubia, S. schwetzi, and S. magna. Two species of the Phlebotomus genus were significantly underrepresented (292 specimens) compared to species of the Sergentomyia genus (7150 specimens). The spatial distribution of sand flies is heterogeneous depending on the village, the ecosystem and environment, suggesting that several species are capable of transmitting the parasite. Parasitological and molecular studies (diagnostic PCR of Leishmania) revealed that three species of Sergentomyia were infected with L. infantum, S. dubia (dissection and PCR), S. schwetzi (dissection and PCR) and S. magna (PCR). It is worth noting that more than 2% of un-fed females of these species were PCR-positive, emphasizing the survival of parasites after digestion. All other species were found to be negative in both PCR and dissection. In addition, statistical analysis showed that 1) the distribution of S. dubia is significantly associated with seroprevalence in dogs, 2) PCR-positive individuals of S. schwetzi are significantly associated with seroprevalence in dogs, 3) there is a significant effect of PCR-positive sand flies (all species considered) on seroprevalence in humans. All these data demonstrated for the first time that three species of Sergentomyia, S. dubia, S. schwetzi and probably S. magna, are the vectors of the canine leishmaniasis in the Mont-Rolland commune. The results presented in this study challenge the dogma which states that only the Phlebotomus genus would be capable of transmitting Leishmania parasites in the Old World. The behaviour and distribution of these three species and their infected specimens allowed us to propose a model of transmission in the focus

Eco-épidémiologie des phlébotomes dans le foyer de leishmaniose canine de la Communauté Rurale de Mont-Rolland, (Thiès, Sénégal) (le genre Sergentomyia, vecteur de Leishmania infantum ce)

La communauté Rurale de Mont-Rolland (région de Thiès, Sénégal) est un foyer endémique de leishmaniose canine décrit depuis 1970. Des études épidémiologiques récentes ont montré que l'agent étiologique est Leishmania (Leishmania) infantum et que le cycle de transmission est bien établi sur l'ensemble de la commune, avec plus de 30% des chiens et plus de 20% des hommes séropositifs. Néanmoins, malgré les différentes études épidémiologiques, le vecteur reste toujours inconnu. Jusqu'à présent, aucune espèce de Phlebotomus, connue pour être vecteur de L. infantum (sous genre Larroussius et secondairement Adlerius), n'a été identifiée au Sénégal. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse était d'identifier les vecteurs potentiels de la maladie et de caractériser le cycle de transmission de la leishmaniose canine par des études écologiques, parasitologiques et moléculaires des populations de phlébotomes. Ainsi, 7442 spécimens de phlébotomes ont été récoltés par piégeage adhésif, piégeage lumineux et par pulvérisations intradomiciliaires d'insecticides pyréthrinoïdes. Neuf espèces de phlébotomes ont été identifiées : deux appartiennent au genre Phlebotomus, P. duboscqi (vecteur de la leishmaniose cutanée au Sénégal) et P. rodhaini, les autres espèces appartiennent au genre Sergentomyia, S. adleri, S. clydei, S. antennata, S. buxtoni, S. dubia, S. schwetzi, et S. magna. La distribution spatiale des phlébotomes est hétérogène selon le village, selon l'écosystème et l'environnement de capture. Les études parasitologiques et les études moléculaires (PCR diagnostique de Leishmania) ont révélé trois espèces de Sergentomyia infectées par L. infantum, S. dubia (dissection et PCR), S. schwetzi (dissection et PCR) et S. magna (PCR). Il faut noter que plus de 2% des individus femelles à jeun testées étaient PCR positives, soulignant la survie des parasites chez ces espèces après la digestion. Toutes les autres espèces étaient négatives aussi bien en dissection qu'en PCR. Les analyses statistiques ont montré : que la distribution de S. dubia est significativement associée à la séroprévalence chez les chiens, que les individus de S. schwetzi positifs en PCR sont significativement associés à la séroprévalence chez le chien, qu'il y a un effet significatif du nombre de phlébotomes positifs en PCR (les 3 espèces confondues) sur la séroprévalence chez l'homme. Toutes ces données démontrent pour la première fois que 3 espèces du genre Sergentomyia, S. dubia, S. schwetzi et probablement S. magna, sont les vecteurs de la leishmaniose canine dans le foyer de Mont-Rolland. Ces résultats remettent en question le dogme qui stipule que seul le genre Phlebotomus serait capable de transmettre le parasite Leishmania dans l'Ancien-Monde. L'étude du comportement et de la distribution de ces trois espèces et de leurs spécimens infectés nous ont permis de proposer un modèle de transmission dans ce foyer.AbstractThe rural community of Mont-Rolland (Thiès, Sénégal) is an endemic focus of canine leishmaniasis described since 1970. Recent epidemiological studies showed that the causative agent is Leishmania infantum with well established transmission cycle throughout the area. However, despite the several epidemiological studies, the vector species is still unknown. So far, no species of Phlebotomus belongs to Larroussius and Adlerius subgenera, known as vector of L. infantum, was identified in Senegal. In this context, the main objective of this thesis was to identify potential vectors of the disease and to characterize the cycle of canine leishmaniasis transmission by ecological, parasitological and molecular studies on sandfly populations. Thus, 7442 specimens were collected by sticky traps, light traps and indoor spraying with pyrethroid insecticide from different environments (intradomiciliary, peridomiciliary, culture area, isolated area) and different villages and ecosystems (sandy soils, lateritic gravel soils and sandy clay soils). Nine species of sand flies were identified; two belong to the Phlebotomus genus, P. duboscqi (vector of cutaneous leishmaniasis in Senegal) and P. rodhaini, the other species belong to the Sergentomyia genus, S. adleri, S. clydei, S. antennata, S. buxtoni, S. dubia, S. schwetzi, and S. magna. Two species of the Phlebotomus genus were significantly underrepresented (292 specimens) compared to species of the Sergentomyia genus (7150 specimens). The spatial distribution of sand flies is heterogeneous depending on the village, the ecosystem and environment, suggesting that several species are capable of transmitting the parasite. Parasitological and molecular studies (diagnostic PCR of Leishmania) revealed that three species of Sergentomyia were infected with L. infantum, S. dubia (dissection and PCR), S. schwetzi (dissection and PCR) and S. magna (PCR). It is worth noting that more than 2% of un-fed females of these species were PCR-positive, emphasizing the survival of parasites after digestion. All other species were found to be negative in both PCR and dissection. In addition, statistical analysis showed that 1) the distribution of S. dubia is significantly associated with seroprevalence in dogs, 2) PCR-positive individuals of S. schwetzi are significantly associated with seroprevalence in dogs, 3) there is a significant effect of PCR-positive sand flies (all species considered) on seroprevalence in humans. All these data demonstrated for the first time that three species of Sergentomyia, S. dubia, S. schwetzi and probably S. magna, are the vectors of the canine leishmaniasis in the Mont-Rolland commune. The results presented in this study challenge the dogma which states that only the Phlebotomus genus would be capable of transmitting Leishmania parasites in the Old World. The behaviour and distribution of these three species and their infected specimens allowed us to propose a model of transmission in the focus.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Transmission Of Leishmania Infantum In The Canine Leishmaniasis Focus Of Mont-Rolland, Senegal: Ecological, Parasitological And Molecular Evidence For A Possible Role Of Sergentomyia Sand Flies

Leishmania (L.) infantum is the causative agent in an endemic focus of canine leishmaniasis in the Mont-Rolland district (Thiès, Senegal). In this area, the transmission cycle is well established and more than 30% of dogs and 20% of humans are seropositive for L. infantum. However, the sand fly species involved in L. infantum transmission cycle are still unknown. Between 2007 and 2010, 3654 sand flies were collected from different environments (indoor, peridomestic, farming and sylvatic areas) to identify the main L. infantum vector(s). Nine sand fly species were identified. The Phlebotomus genus (n = 54 specimens; Phlebotomus (Ph) duboscqi and Phlebotomus (Ph). rodhaini) was markedly under-represented in comparison to the Sergentomyia genus (n = 3600 specimens; Sergentomyia (Se) adleri, Se. clydei, Se. antennata, Se. buxtoni, Se. dubia, Se. schwetzi and Se. magna). Se. dubia and Se. schwetzi were the dominant species indoor and in peridomestic environments, near humans and dogs. Blood-meal analysis indicated their anthropophilic behavior. Some Se. schwetzi specimens fed also on dogs. The dissection of females in the field allowed isolating L. infantum from sand flies of the Sergentomyia genus (0.4% of Se. dubia and 0.79% of Se. schwetzi females). It is worth noting that one Se. dubia female not engorged and not gravid revealed highly motile metacyclic of L. infantum in the anterior part of the midgut. PCR-based diagnosis and sequencing targeting Leishmania kinetoplast DNA (kDNA) highlighted a high rate of L. infantum-positive females (5.38% of Se. dubia, 4.19% of Se. schwetzi and 3.64% of Se. magna). More than 2% of these positive females were unfed, suggesting the parasite survival after blood-meal digestion or egg laying. L. infantum prevalence in Se. schwetzi was associated with its seroprevalence in dogs and humans and L. infantum prevalence in Se. dubia was associated with its seroprevalence in humans. These evidences altogether strongly suggest that species of the Sergentomyia genus are probably the vectors of canine leishmaniasis in the Mont-Rolland area and challenge one more time the dogma that in the Old World, leishmaniasis is exclusively transmitted by species of the Phlebotomus genus., Leishmaniases, neglected tropical vector-borne diseases, remain today a problem of public health. Classically, the sand flies involved in Leishmania transmission belong either to the Phlebotomus genus (Old World) or to the Lutzomyia genus (New World). In the rural community of Mont-Rolland (Senegal, West Africa), Leishmania infantum is the causative agent in an endemic focus of canine leishmaniasis. Recent surveys revealed more than 30% of dogs and 20% of humans with a positive serological test for Leishmania in this community. However, the sand fly species involved in L. infantum transmission were still unknown. Between 2007 and 2010, we carried out a study in this community to identify the sand fly species responsible for L. infantum transmission. We collected nine species belonging mainly to Sergentomyia genus and in low proportion to Phlebotomus genus. The abundance around dogs and humans, the detection of live and mature parasites in anterior midgut, the high rate of L. infantum-positive females using molecular analyses and the identification of dog and human blood in the fed females incriminates Se. schwetzi and Se. dubia as possible vectors of L. infantum. This hypothesis is strongly supported by statistical analyses performed to compare the prevalence of infected sand flies with the seroprevalence data in humans and dogs.PubMedWoSScopu