Dynamiques de co-infections virales chez les chauves-souris du sud-ouest de l’océan Indien

Viral co-infection dynamics in bats in the Western Indian Ocean

• Auteur / Autrice : Axel Hoarau
• Direction : Patrick Mavingui, Camille Lebarbenchon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie, santé, environnement
• Date : Soutenance le 21/06/2022
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Processus infectieux en milieu insulaire tropical (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Christe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Cappelle, Virginie Rougeron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Christe, Nathalie Charbonnel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infections à Astroviridae

Co-infection

SARS-CoV (virus)

Modèles mathématiques

Épidémiologie

Méta-analyse

Paramyxoviridés

Indien, Océan (sud-ouest)

Chauves-souris

Mots clés libres

Chauve-souris

Astrovirus

Coronavirus

Paramyxovirus

Co-Infection

Méta-analyse

Étude longitudinale

Saisonnalité d’infection

Modélisation épidémiologique

Bats

Astrovirus

Coronavirus

Paramyxovirus

Co-Infection

Meta-Analysis

Longitudinal study

Seasonnality of infection

Epidemiological modeling

Résumé

Les zoonoses représentent un problème majeur de santé publique. Elles correspondent à 60% des maladies infectieuses émergentes, et près de 70% d’entre elles proviennent de la faune sauvage. Les chauves-souris sont réservoirs de nombreux agents infectieux. Plusieurs virus qu’elles hébergent ont été impliqués dans l’émergence de maladies sévères chez l’Homme (e.g. virus Nipah, virus Marburg, SARS-CoV), soulignant l’importance de mieux appréhender l’épidémiologie des agents infectieux au sein des communautés animales. Le sud-ouest de l’océan Indien est un point chaud de biodiversité, et abrite une richesse spécifique élevée en chauves-souris. Plusieurs travaux ont mis en évidence la circulation d’une grande diversité de virus zoonotiques chez ces mammifères, dans plusieurs des territoires de la région. Néanmoins, la majorité des études menées à l’heure actuelle s’est axée sur la recherche d’une seule famille virale à la fois. De plus, les dynamiques de transmission sont restées peu investiguées. Dans cette thèse, au travers d’approches de biologie moléculaire (détection moléculaire) et de modélisation mathématique, nous avons pu caractériser l’effet de la diversité et de la structure des communautés de chauves-souris, sur les dynamiques de co-infections des coronavirus (CoV), paramyxovirus (PMV) et astrovirus (AstV). Dans une première partie, sur la base d’une méta-analyse regroupant 871 échantillons provenant de 28 espèces échantillonnées à Madagascar, Mayotte, au Mozambique, et à La Réunion, nous avons mis en évidence l’existence de co-infections et d’interactions entre les familles virales testées, chez certaines espèces de Madagascar et du Mozambique. Dans une seconde partie, en nous focalisant sur une espèce endémique de La Réunion, le Petit Molosse (Mormopterus francoismoutoui), nous avons pu caractériser les dynamiques de co-circulation des trois virus dans deux colonies de maternité. Nous avons mené une étude longitudinale rassemblant 3422 échantillons collectés sur quatre années. Nous avons pu mettre en évidence une circulation saisonnière marquée et des patrons d’infection répétables chaque année, pour chacun des virus. Notamment, nous avons observé la présence de pics d’excrétion virale pour les CoV et les PMV précédant la parturition, et quelques semaines après les naissances, suggérant un fort lien entre les variations de la structure et de la taille des populations en lien avec la saisonnalité de reproduction, et les dynamiques infectieuses. Enfin, nous avons confirmé le lien entre la saisonnalité de reproduction et la saisonnalité d’infection aux CoV chez cette espèce au moyen d’un modèle épidémiologique. Nous avons pu reproduire les dynamiques infectieuses observées et témoigner de l’implication des femelles gestantes et des juvéniles dans les pics d’excrétion. L’ensemble de ces travaux souligne la nécessité d’investiguer spontanément les co-infections dans les communautés de chauves-souris, et l’importance des études longitudinales pour révéler les variations dans les dynamiques infectieuses. Par ailleurs, ces travaux soulignent également l’efficacité des approches combinées, entre recherche observationnelle et modélisation, pour mieux appréhender les mécanismes qui sous-tendent les dynamiques d’infection dans les communautés d’animaux sauvages.

Zoonoses represent a major threat for public health. Sixty percent of emerging infectious diseases are zoonoses, and nearly 70% originate from wildlife. Bats are major hosts of infectious agents. During the past decades, many bat-borne viruses have been involved in the emergence of severe diseases in humans (e.g. Nipah virus, Marburg virus, SARS-CoV), emphasizing the need for a better assessment of virus epidemiology in animal communities. The southwestern Indian Ocean region is a biodiversity hotspot, and hosts a large diversity of bat species. Several studies have highlighted the circulation of viruses with a zoonotic potential, in these mammals. However, most of the studies have focused on the exploration of a single viral family. In addition, transmission dynamics remain poorly investigated. In this work, we combined molecular approach (molecular detection) and mathematical modeling to characterize the effect of population structure and diversity on the co-infection dynamics of coronaviruses (CoVs), paramyxoviruses (PMVs) and astroviruses (AstVs), within several bat species of the region. In a first part, through a meta-analysis comprising 871 samples from 28 species sampled on Madagascar, Mayotte, Mozambique and Reunion Island, we described the existence of co-infections and interactions between the tested viral families, in species from Madagascar and Mozambique. In a second part, focusing on an endemic species from Reunion Island: the Reunion free-tailed bat (Mormopterus francoismoutoui), we were able to decipher the co-circulation dynamics of the three viruses, in two maternity colonies. We conducted a longitudinal study over four consecutive years, and collected 3422 samples. Infection dynamics was seasonal, and repeatable infection patterns were observed each year, in particular for CoVs and PMVs. Finally, we confirmed the link between seasonality of reproduction and the seasonality of infection using an epidemiological model. We modeled CoV infection dynamics and demonstrated the involvement of pregnant females and juveniles in the appearance of excretion peaks. This work supports the need to investigate co-infections in bat communities, and underlines the importance of longitudinal studies to capture variations in infection dynamics. Furthermore, we also highlight the effectiveness of combined approaches, between traditional research and modeling, to better understand the mechanisms underlying infection dynamics in wildlife communities.