Non-invasive molecular epidemiology of malaria infection in wild chimpanzees

Malaria is één van de belangrijkste infectieziekten voor de volksgezondheid. Verschillende malaria species (Plasmodium spp.) infecteren ook Afrikaanse mensapen (AGA). Deze wekken veel interesse op omdat hun gastheren onze meest nabije fylogenetische verwanten zijn, maar ook omdat ze morfologisch en genetisch zeer dicht bij de malaria species van de mens staan. In de afgelopen decennia werden deze parasieten in toenemende mate onderzocht bij populaties van wildlevende apen. Dit werd mogelijk gemaakt door het gebruik van moleculaire diagnostische hulpmiddelen, alsmede, recent, door de ontdekking dat malaria met niet-invasieve technieken kan worden gedetecteerd, namelijk in feces. De meeste aandacht van onderzoek over malaria bij AGA ging tot nu toe naar de parasiet diversiteit, de verspreiding en de fylogenetische verwantschappen met humane parasieten. Epidemiologische en biologische vragen, zoals de determinanten van de malariaparasiet infectie en de pathogeniciteit van malariaparasieten bij AGA, zijn grotendeels onontgonnen gebied; en de vraag wat malaria-infectie daadwerkelijk inhoudt voor de gezondheid van chimpansee populaties blijft open. Dit werk werd ondernomen in het kader van een breder onderzoek dat als doel heeft om basis epidemiologische en biologische gegevens over malaria infecties bij wilde AGA te genereren, te beginnen met de intrinsieke determinanten van de vatbaarheid voor malaria infecties bij wilde chimpansees, onze dichtste familie. Meer in het bijzonder was onze doelstelling om de effecten van jonge leeftijd en dracht (risicofactoren voor malaria bij de mens) op malaria infecties bij wildlevende chimpansees te onderzoeken, door middel van onderzoek op fecale monsters om infectie te detecteren. Een bijkomende doelstelling van dit werk was om de uitvoerbaarheid te onderzoeken van de studie van dergelijke gedetailleerde epidemiologische vragen bij wilde apen, door gebruik te maken van niet-invasieve methoden, aangezien dit niet eerder werd gerapporteerd, en de verkregen ervaring te kunnen delen met de hoop te kunnen bijdragen aan het verbeteren van zulke werkwijzen. Het eerste hoofdstuk geeft een overzicht van de huidige kennis over malaria infecties bij wilde AGA, en het gebruik van niet-invasieve monsters om micro-organismen die mensapen infecteren te bestuderen. De tweede en derde hoofdstukken beschrijven de studies over de effecten van leeftijd en zwangerschap op malaria infecties bij wilde chimpansees. Beide studies werden uitgevoerd in het Taï Nationaal Park, Ivoorkust, op een populatie West-Afrikaanse chimpansees (Pan troglodytes verus). Fecale monsters werden geanalyseerd door middel van de polymerase kettingreactie (PCR), en indien nodig door sequentiebepaling en klonering. Resultaten tonen een vergelijkbare dynamiek van malaria infecties aan bij mensen en chimpansees. De gevoeligheid voor een malaria-infectie lijkt verhoogd te zijn bij jonge individuen en drachtige vrouwelijke dieren, wat vragen oproept met betrekking tot het effect van dergelijke infecties op sterfte/morbiditeit bij jonge individuen en op de uitkomst van de dracht. Het lijkt erop dat jonge individuen en drachtige vrouwelijke dieren de ideale doelgroepen zijn om de pathogeniciteit van malariaparasieten bij wilde chimpansees te onderzoeken. Het resultaat van deze analyses toont ook aan dat feces een geschikt substraat kan vormen om kleinschalige epidemiologische patronen van malaria infecties te onderzoeken. Hoodstuk 4 beschrijft een technische en adviserende studie over het gebruik van moleculaire analyse van fecesmonsters voor de identificatie van parasieten (virussen, prokaryoten of eukaryoten) die chimpansees infecteren. Voor apen die jagen (o.a. chimpansees en bonobo's), kan de aanwezigheid van parasiet nucleïnezuren in feces wijzen op een infectie van de gastheer zelf, maar ook op de predatie van een geïnfecteerde prooi. Er bestaat derhalve een risico voor verwarring tussen een werkelijke parasitaire infectie bij de predaterende mensaap en een infectie van zijn prooi. Om de potentiële omvang van dit probleem te bepalen, hebben we de prevalentie van prooi DNA in fecale monsters bij twee gemeenschappen van wilde chimpansees geschat. Resultaten tonen dat er rekening moet gehouden worden met het feit dat contaminatie van fecale monsters met parasiet DNA afkomstig van de prooi in sommige gevallen een invloed kan hebben op epidemiologische studies die gebruik maken van niet-invasieve methodes. We stellen daarom voor om dieetanalyse op te nemen in de controles die reeds worden toegepast in het veld en gevallen waarbij zulke controles nodig blijken te zijn worden besproken. In hoofdstuk 5, worden de conclusies van het huidige werk besproken, met speciale aandacht voor de lessen geleerd over het gebruik van de niet-invasieve methodes, de interpretatie van de epidemiologische resultaten, evenals de perspectieven voor methodologische verbeteringen

Malaria parasite detection increases during pregnancy in wild chimpanzees

Background: The diversity of malaria parasites (Plasmodium sp.) infecting chimpanzees (Pan troglodytes) and their close relatedness with those infecting humans is well documented. However, their biology is still largely unexplored and there is a need for baseline epidemiological data. Here, the effect of pregnancy, a well-known risk factor for malaria in humans, on the susceptibility of female chimpanzees to malaria infection was investigated. Methods: A series of 384 faecal samples collected during 40 pregnancies and 36 post-pregnancies from three habituated groups of wild chimpanzees in the Tai National Park, Cote d'Ivoire, were tested. Samples were tested for malaria parasites by polymerase chain reaction (PCR) and sequencing. Data were analysed using a generalized linear mixed model. Results: Probability of malaria parasite detection significantly increased towards the end of pregnancy and decreased with the age of the mother. Conclusions: This study provides evidence that susceptibility to malaria parasite infection increases during pregnancy, and, as shown before, in younger individuals, which points towards similar dynamics of malaria parasite infection in human and chimpanzee populations and raises questions about the effects of such infections on pregnancy outcome and offspring morbidity/mortality

Ebola virus disease: an orphan zoonosis ?

The gigantic Ebola virus disease outbreak that recently swept several West African countries has revealed how little we know about this infectious disease. The question of the animal reservoir of this zoonosis remains particularly mysterious. Bats seem to be involved in the ecology of the virus but it remains unclear whether or not they may be at the origin of spill-over events towards humans. Almost 40 years after the discovery of the Ebola virus, this short communication offers a summary of the progresses made and an outlook on upcoming efforts to solve this outstanding question.La terrible épidémie de maladie à virus Ebola qui a balayé l’Afrique de l’Ouest a mis en évidence combien nos connaissances sur cette maladie infectieuse sont limitées. Une question particulièrement mystérieuse reste celle du réservoir animal de cette zoonose. L’implication des chauves-souris dans l’écologie du virus semble probable mais il n’est pas encore établi qu’elles jouent un rôle dans sa transmission à l’homme. Près de 40 ans après la découverte du virus, cette communication se propose de faire le point sur les savoirs accumulés et de dégager des pistes de réflexion utiles

Patterns of foraging activity and fidelity in a Southeast Asian flying fox

Background: Improved understanding of the foraging ecology of bats in the face of ongoing habitat loss and modification worldwide is essential to their conservation and maintaining the substantial ecosystem services they provide. It is also fundamental to assessing potential transmission risks of zoonotic pathogens in human-wildlife interfaces. We evaluated the influence of environmental and behavioral variables on the foraging patterns of Pteropus lylei (a reservoir of Nipah virus) in a heterogeneous landscape in Cambodia. Methods: We employed an approach based on animal-movement modeling, which comprised a path-segmentation method (hidden Markov model) to identify individual foraging-behavior sequences in GPS data generated by eight P. lylei. We characterized foraging localities, foraging activity, and probability of returning to a given foraging locality over consecutive nights. Generalized linear mixed models were also applied to assess the influence of several variables including proxies for energetic costs and quality of foraging areas. Results: Bats performed few foraging bouts (area-restricted searches) during a given night, mainly in residential areas, and the duration of these decreased during the night. The probability of a bat revisiting a given foraging area within 48 h varied according to the duration previously spent there, its distance to the roost site, and the corresponding habitat type. We interpret these fine-scale patterns in relation to global habitat quality (including food-resource quality and predictability), habitat-familiarity and experience of each individual. Conclusions: Our study provides evidence that heterogeneous human-made environments may promote complex patterns of foraging-behavior and short-term re-visitation in fruit bat species that occur in such landscapes. This highlights the need for similarly detailed studies to understand the processes that maintain biodiversity in these environments and assess the potential for pathogen transmission in human-wildlife interfaces

Bacillus cereus Biovar Anthracis Causing Anthrax in Sub-Saharan Africa—Chromosomal Monophyly and Broad Geographic Distribution

Through full genome analyses of four atypical Bacillus cereus isolates, designated B. cereus biovar anthracis, we describe a distinct clade within the B. cereus group that presents with anthrax-like disease, carrying virulence plasmids similar to those of classic Bacillus anthracis. We have isolated members of this clade from different mammals (wild chimpanzees, gorillas, an elephant and goats) in West and Central Africa (Côte d’Ivoire, Cameroon, Central African Republic and Democratic Republic of Congo). The isolates shared several phenotypic features of both B. anthracis and B. cereus, but differed amongst each other in motility and their resistance or sensitivity to penicillin. They all possessed the same mutation in the regulator gene plcR, different from the one found in B. anthracis, and in addition, carry genes which enable them to produce a second capsule composed of hyaluronic acid. Our findings show the existence of a discrete clade of the B. cereus group capable of causing anthrax-like disease, found in areas of high biodiversity, which are possibly also the origin of the worldwide distributed B. anthracis. Establishing the impact of these pathogenic bacteria on threatened wildlife species will require systematic investigation. Furthermore, the consumption of wildlife found dead by the local population and presence in a domestic animal reveal potential sources of exposure to humans

Persistent anthrax as a major driver of wildlife mortality in a tropical rainforest

Anthrax is a globally important animal disease and zoonosis. Despite this, our current knowledge of anthrax ecology is largely limited to arid ecosystems, where outbreaks are most commonly reported. Here we show that the dynamics of an anthrax-causing agent, Bacillus cereus biovar anthracis, in a tropical rainforest have severe consequences for local wildlife communities. Using data and samples collected over three decades, we show that rainforest anthrax is a persistent and widespread cause of death for a broad range of mammalian hosts. We predict that this pathogen will accelerate the decline and possibly result in the extirpation of local chimpanzee (Pan troglodytes verus) populations. We present the epidemiology of a cryptic pathogen and show that its presence has important implications for conservation

Nonhuman primates across sub-Saharan Africa are infected with the yaws bacterium Treponema pallidum subsp. pertenue

Dear Editor, The bacterium Treponema pallidum (TP) causes human syphilis (subsp. pallidum; TPA), bejel (subsp. endemicum; TEN), and yaws (subsp. pertenue; TPE) (1). Although syphilis has reached a worldwide distribution (2), bejel and yaws have remained endemic diseases. Bejel affects individuals in dry areas of Sahelian Africa and Saudi Arabia, whereas yaws affects those living in the humid tropics (1). Yaws is currently reported as endemic in 14 countries, and an additional 84 countries have a known history of yaws but lack recent epidemiological data (3,4). Although this disease was subject to global eradication efforts in the mid-20th century, it later reemerged in West Africa, Southern Asia, and the Pacific region (5). New large-scale treatment options triggered the ongoing second eradication campaign, the goal of which is to eradicate yaws globally by 2020 (5). References: (1) Giacani, L. & Lukehart, S.A. The endemic treponematoses. Clin. Microbiol. Rev. 27, 89–115 (2014). (2) Arora, N. et al. Origin of modern syphilis and emergence of a pandemic Treponema pallidum cluster. Nat. Microbiol. 2, 16245 (2016). (3) Marks, M. Yaws: towards the WHO eradication target. Trans. R Soc. Trop. Med. Hyg. 110, 319–320 (2016). (4) World Health Organization. Eradication of yaws: procedures for verification and certification of interruption of transmission (World Health Organization, Geneva, 2018). (5) Asiedu, K., Fitzpatrick, C. & Jannin, J. Eradication of yaws: historical efforts and achieving WHO’s 2020 target. PLoS Negl. Trop. Dis. 8, e3016 (2014)

Persistent anthrax as a major driver of wildlife mortality in a tropical rainforest

Anthrax is a globally important animal disease and zoonosis. Despite this, our current knowledge of anthrax ecology is largely limited to arid ecosystems, where outbreaks are most commonly reported. Here we show that the dynamics of an anthrax-causing agent, Bacillus cereus biovar anthracis, in a tropical rainforest have severe consequences for local wildlife communities. Using data and samples collected over three decades, we show that rainforest anthrax is a persistent and widespread cause of death for a broad range of mammalian hosts. We predict that this pathogen will accelerate the decline and possibly result in the extirpation of local chimpanzee (Pan troglodytes verus) populations. We present the epidemiology of a cryptic pathogen and show that its presence has important implications for conservation