Diversité génétique de la rickettsie Ehrlichia ruminantium en Guadeloupe et à Madagascar : caractérisation moléculaire et mécanismes de transmission des souches

La cowdriose (heartwater), maladie des ruminants de grande importance économique en Afrique sub-saharienne, à Madagascar et dans les Caraïbes est un sérieux obstacle à l'augmentation de leur productivité par une amélioration génétique. Elle est transmise par des tiques Amblyomma. La rickettsie Ehrlichia ruminantium est l'agent pathogène responsable. Les vaccins, inactivés et atténués, expérimentés protègent contre la souche homologue mais procurent des protection variables contre les autres souches due à l'existence d'une diversité génétique de souches sur le terrain. L'objectif final étant l'amélioration de l'efficacité des vaccins, notre travail consiste en une évaluation de l'étendue de cette diversité, une contribution à la caractérisation des mécanismes de génération de cette diversité et en une étude pour la compréhension des mécanismes de transmission de plusieurs souches et leur influence sur la structure des populations du pathogène sur le terrain. Les analyses du polymorphisme de six protéines de la membrane externe de la rickettsie codées par des gènes de la famille map, ont montré qu'une grande diversité de souches existe dans des zones restreintes, l'Archipel guadeloupéen et la zone de Kianjasoa dans le Moyen Ouest malgache. En incluant les souches africaines, cette diversité paraît comparable à l'échelle géographique et des temps en considérant l'ancienneté des introductions de la rickettsie dans les deux zones d'étude ou l'introduction en continue en Afrique. Différents types de mécanismes évolutifs semblent être à l'origine de la génération de cette diversité, des complexes clonaux ayant subi des mutations ponctuelles ou des recombinaisons homologues entre clones. Des expériences d'infections multiples de l'hôte ont été conduites en conditions contrôlées pour étudier les mécanismes de transmission d'infections à la tique. Des facteurs liés à. la souche, à l'hôte et au vecteur sont identifiés et les probables impacts sur l'infection de l'hôte et de la tique ainsi que la distribution des souches sont discutés. (Résumé d'auteur

Evolution de la distribution de la tique Amblyomma variegatum à Madagascar

La tique Amblyomma variegatum est l'une des espèces causant le plus de dégâts (pertes directes - blessures, réduction de la croissance et de la production laitière,...- et indirectes, dues aux maladies transmises ou associées) chez les ruminants d'Afrique sub-saharienne. Probablement introduite à Madagascar depuis plus de dix siècles par des bovins en provenance d'Afrique orientale, cette tique était encore rare sur les hauts-plateaux du centre de l'île il y a 30 ans. Uilenberg et al (1979) estimaient ainsi que, si elle pouvait être retrouvée entre 1100 et 1400 m d'altitude "le long des routes suivies par les troupeaux de boeufs en provenance des régions basses de l'ouest et en marche vers l'abattoir de la capitale", il n'était en revanche pas certain qu'elle puisse se maintenir dans la région de Tananarive sans l'apport continuel en provenance de l'Ouest". En 2010, une enquête menée dans la région d'Antsirabe a montré que la tique est désormais installée dans pratiquement toutes les zones situées en-dessous de 1600 m, avec toutefois des nuances en fonction de la végétation, A. variegatum préférant les savanes arbustives aux paysages de rizières. Elle est même signalée à plus de 1700 m (Faratsiho). Au nord d'Antananarivo, une enclave pourtant moins élevée (Mangamila, 1400 m) reste encore indemne. Une étude menée en saison froide (juin-septembre) dans trois sites de cette région a montré que les températures qui y ont régné en 2010 (T° moyennes 14,7°C à 17,1°C, T° minimales de 5,5°C à 6,8°C) n'ont pas empêché le développement de nymphes gorgées placées sur le terrain. Même sur le site le plus froid (2 050 heures, soit près de 3 mois, sous 15°C et 275 heures sous 10°C), les conditions n'ont pas causé la mort des nymphes même si elles ont entraîné un fort ralentissement de leur développement : la métamorphose en adultes de nymphes placées début juin sur le terrain est intervenue en 16 à 20 semaines contre 4-6 semaines au Burkina Faso à une époque équivalente (saison sèche froide). De ce fait, le stade devant survivre aux conditions les plus difficiles est la nymphe gorgée, qui subit une diapause de développement, et non l'adulte à jeun qui subit alors, du fait de la trop faible humidité, une diapause comportementale (pas d'activité de recherche des hôtes). De nouveaux essais seront menés en saison sèche 2011 à des altitudes plus élevées (1500 à 2000 m) pour déterminer s'il existe des conditions climatiques entraînant la mort des stades non parasitaires et interdisant donc l'installation de cette tique. (Texte intégral

Compréhension des mécanismes de transmission hôte/vecteur d'Ehrlichia ruminantium par une approche en conditions contrôlées : application aux observations de terrain

La cowdriose (Heartwater), maladie infectieuse des ruminants domestiques et sauvages transmise par des tiques du genre Amblyomma, est causée par la rickettsie Ehrlichia ruminantium. L'élevage dans les zones de répartition géographique de la maladie, Afrique subsaharienne, certaines îles des Antilles et les îles Mascareignes, enregistre des pertes économiques liées aux mortalités, aux traitements des malades et à l'utilisation des acaricides visant à diminuer les risques de transmission. Cependant cette méthode de lutte contre les tiques n'assure pas une bonne protection contre la maladie. La vaccination constituerait une méthode de protection efficace mais sa mise au point est contrecarrée par l'existence d'une importante diversité génétique et antigénique des souches d'E. ruminantium sur le terrain. Les différents essais de vaccination réalisés en milieu réel et en conditions contrôlées montrent, en effet, une bonne protection contre la souche homologue mais des réponses variées contre les autres souches. Lors de l'évaluation d'un vaccin inactivé au Burkina Faso, l'examen des cerveaux des moutons morts de cowdriose avait révélé qu'une faible proportion des animaux (31%) présentait plusieurs souches différentes malgré le grand nombre de génotypes circulants (7 à 11génotypes map1, gène codant pour le Major Antigenic Protein 1). La proportion de tiques A. variegatum récoltées sur ces animaux et présentant la même caractéristique était encore plus faible (18 %). L'influence que peuvent avoir les mécanismes de transmission de plusieurs souches d'un hôte infecté au vecteur tique sur la structure des populations d'E. ruminantium a été évaluée, en conditions contrôlées sur des chèvres et des tiques A. variegatum. La mise en évidence des infections multiples a été faite par des PCR nichées map1 spécifiques qui permet la détection des souches dans un mélange contenant de fortes disproportions de concentration (10-4). Il ressort de ces expériences que la présence de deux souches dans une tique résulte beaucoup plus probablement d'un repas sanguin pris sur un animal infecté simultanément par deux souches présentes dans le sang à des doses détectables que du gorgement sur un animal ayant été successivement infecté par plusieurs souches. L'autre possibilité de co-infection provient de l'infection de la tique à deux stades différents, larve et nymphe, sur deux hôtes distincts. De plus, la capacité d'une souche à se multiplier et à circuler précocement chez l'hôte, lui permettant d'infecter un pourcentage élevé de tiques, pourrait avoir une influence sur sa fréquence allélique et sa distribution au sein d'une population d'E. ruminantium. Ces premiers résultats montrent l'intérêt des études portant sur les comportements des souches, la structure et la dynamique des populations, pour accompagner les recherches en vaccinologie. (Texte intégral

Trophic functioning of integrated rice agriculture to fish aquaculture in Madagascar: Insights from stable isotopes (δ13C & δ15N)

Flooded rice fields are ecosystems favorable to growth and production of aquatic organisms. They can even play a major role in feeding and nutrition of local communities, as source of self-recruiting species or supporting production of farmed fish in association with rice. In Madagascar, integrated rice-fish culture has proven a yield net increase, without fertilizers or feed inputs, of more than 10% compared to traditional rice culture. Common carp (Cyprinus carpio), have been either demonstrated to improve rice production through fertilization of rice plots. Fertilization is indeed provided through bioturbation of sediments aside from any confirmed impact on pests and weeds. Although common carp can improve rice production, fish is often limited to small yields (av. 50kg/ha/cycle). Fish yields can however reach 500kg/ha/cycle (av. 100 days) through intensification with fertilizers and feeds. In that context, trophic characterization of rice-fish systems may improve knowledge on ecosystem functioning as well as fish and rice yields. Natural abundances of carbon and nitrogen stables isotopes ratio (δ13C and δ15N) are often used in ecological studies to characterize trophic functioning of aquatic ecosystems. The aim of the current study was therefore, to characterize feeding behavior of common carp in rice fish integrated agriculture to aquaculture system, through stable isotopes analysis of the compartments of this aquatic ecosystem. At the beginning of the experiment, carp larvae signature was -18.8±0.5‰ and 9.3±0.6‰, for δ13C and δ15N respectively. This signature suggest that larvae feeds were supplied by animal proteins (e.g. fish meal) and C4 carbohydrate (e.g. corn). However, following 100 days of extensive feeding in the riceplot, fish signature was depleted compared to larvae, down to -24.9±1.0 and 5.7±0.9‰, for δ13C and δ15N respectively. Stable isotopes signatures of produced fish were in the range of riceplot ecosystem, confirming that feeding was supplied by natural resources. Assuming a trophic enrichment factor of +1‰ for δ13C and +3‰ for δ15N between a prey and its predator, theoretical food source of common carp may have an average signature of -26 and 2.7‰, for δ13C and δ15N respectively. Such theoretical source was perfectly in between the signature of rice roots and sediments and suggests that these two sources were consumed, while zooplankton and rice leaves didn't contribute to the carp diet. This theoretical source may therefore confirm feeding behavior of common carp, which have been extensively described burrowing in sediments to find insects and larvae, while occasionally ingesting roots and sediments. In sediments however, only the signature of one individual of dysticidae larvae and one nepidae corresponded to that theoretical source, but for which any replicate was sampled. Further investigation is therefore needed to fully understand feeding behavior of common carp in rice fields including weeds signature

Improvement of rice-fish culture from tropical agroecosystems fertilization, Antananarivo, Madagascar

Flooded rice fields are ecosystems favorable to the growth and production of many aquatic organisms. They can even play a major role in the feeding and nutrition of local communities, as a source of self-recruiting species or by supporting the production of farmed fish in association with rice. Integrated rice-fish culture, implies the use of larger and higher side dykes and digging a channel within the field, which serves as a refuge area for fish at all stage of rice culture and when the field is drained. In Madagascar, integrated rice-fish culture has proven a yield increase, without fertilizers or feed inputs, of 19% compared to traditional rice culture. Therefore, after deducing 8.6% loss space for refuge channel, a sustainable net increase of 10.4% in rice production may permit to secure such a basic food commodity for local populations. However, in order to increase productivity and reach food self-sufficiency, fish need to be fed and rice to be fertilized. While agriculture and livestock systems in Madagascar are rather extensive with low if any inputs, agroecosystems are diversified and produce several crop and livestock residues that can be valued as alternatives to mineral fertilizers. Aside from confirming the yield increase in rice production from integrated rice-fish culture systems, the aim of this farm experiment was therefore to characterize the effects of the qualitative and quantitative use of agroecosystem crop residues on rice and fish yield. Thirty farmers were therefore included in the study and practices investigated, as amount and quality of foods or organic fertilizers provided to integrated rice-fish systems. For instance, qualitative use of termitary had only a significant impact on fish weight (Mann-Whitney-Wilcoxon, p = 2.7 109). Further use of fertilizers will be evaluated with an expected effect on fish and/or rice

Comparison of pre-growth performances of two tilapia strains (Oreochromis niloticus; gift and highlands) in Madagascar, under feed only or green water conditions

Previous experiments on various tilapia strains, in order to compare their pre-growth performances under low temperature in the highlands of Madagascar, highlighted the potential of the GIFT strain. However, even if growth of the latest can surpasses other strains in intensive aquaculture, no information is available under semi-intensive systems. Also, GIFT displayed high early stages mortality, supposedly due to a bowel obstruction when digestion was weakened by temperature, while the so called “Highland” strain is apparently more adapted and resistant to local environment. The GIFT strain is up to now not well spread in the highlands of Madagascar where the corresponding strain is widespread. Also, intensive test in hapas are not well representative of aquaculture production systems in Madagascar, which are mainly based on a low input basis. Inputs are indeed limited by low availability of good feeds or fertilization as well as low farmers income for investment. Fertilizers are either often neglected due to leaky earthen ponds or feed not justified as the increasing proteins content of formulated feeds for tilapia pre-growth (El-Sayed 2018). Given these findings, the aim of this study was to compare the pre-growth performances (from 3 to 100 g) of these two tilapia strains under feed only or green water conditions. To reach this aim, 6 ponds (100 m2 each) were stocked with either GIFT (n = 3) or Highland (n = 3) strains (2 ind./m2) under daily extruded feeding, while the same number of ponds and strains were stocked under green water condition in the research experimental station of Andasibe, Périnet, Madagascar. One supplementary pond replicate of 500 m2 for each of the four treatments was realized in a rural exploitation from the Ankazobe district. Green water was obtained from a weekly distribution basis of 20 kg of Nitrogen and 5 kg of Phosphorus from DAP and Urea per 10 000 m2. Proteins provided through plankton from the fertilized green water were supplemented by daily inputs of rice bran flour for carbohydrates. Results on Feed – Fertilization comparison is expected to ease aquaculture systems design to local environment and constrains