Diapositive 1

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ATELIER ECOLOGIE INTRA-TIQUE des agents
pathogènes
Cycle de développement des micro-organismes dans
les tiques
Sarah Bonnet
Muriel Vayssier
Lénaïg Halos
Gwenaël Vourch
Réunion du Groupe  Tiques  du REID 15-16
décembre 2005
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• Cycle de développement des bactéries dans la
  tique Ex SFG Rickettsia sp. Borrelia
  burgdorferi

? 1ère étape acquisition de lagent pathogène

• ? Lors du repas sanguin
• Ex B. burgdorferi
• Acquisition dautant plus efficace que le temps
  dattachement est long (Piesman et al., 2001)

? Dès lémergence de la larve Ex Rickettsia
sp. Lefficacité de la transmission
transovarienne varie en fonction des bactéries et
des tiques R. helvetica 100 (Burgdorfer et
al., 1979)
3
B. burgdorferi
? 2ème étape Colonisation initiale
a) Spirochètes localisés dans la lumière de
lintestin de la tique b) Multiplication active
jusquà la mue c) Décroissance du nombre de
spirochètes
4
? 3ème étape Maturation

• nouvel hôte nouvelle multiplication (lumière
  de lintestin)
• modification de lexpression des protéines
  membranaires ospC ? ospA (Piesman et al., 2003)

2
3
? 4ème étape Migration
Migration dans lhemocoele jusquaux glandes
salivaires (2 à 3 jours) ceci explique que la
transmission à un hôte narrive que dans un délai
de 48 heures
4
Rickettsia sp.
? Tique colonisée dès lémergence de la larve
? Rickettsia intracellulaires (et
intranucléaire) Infection généralisée des tissus
de la tique ovaires, glandes salivaires
? Interactions tique/Rickettsia mal connues -
Comment les modifications physiologiques de la
tiques influencent elles le développement des
Rickettsia ? - Repas sanguin ? ? expression des
gènes de Rickettsia sp. réactivation de la
virulence des bactéries (Burgdorfer et al., 1975)
La latence entre le début du repas sanguin et
lacquisition de la virulence par les bactéries
explique la  période de grâce qui existe avant
que la morsure dune tique infectée ne devienne
infectante
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• Cycle de développement des virus dans la tique
  Ex Powassan virus et Ixodes scapularis
• (Ebel and Kramer, 2004)

? 1ère étape acquisition de lagent pathogène
? Lors du repas sanguin - Acquisition efficace -
Efficacité de la transmission transstadiale
faible (20 )

• 2ème étape colonisation des cellules de la
  tique ? ?

? 3ème étape Réplication virale

• ? lors de la mue de la tique
• Lattachement à lhôte et le repas sanguin ne
  conduisent pas à une x virale
• pas de latence entre lattachement et la
  transmission du virus

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• Tique boite noire
• Données très parcellaires à lexception de B.
  burgdorferi
• Existence de phénomènes complexes
• - Différences entre bactéries et virus
• Entre bactéries ?

• Bilan

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ATELIER ECOLOGIE INTRA-TIQUE des agents
pathogènes
Un exemple illustratif Variation des taux de
portage de bacteries pathogenes dans les tiques
en milieu naturel
Lénaïg HALOS Muriel VAYSSIER
Gwenaël VOURCH Violaine COTTE Patrick
GASQUI Jacques BARNOUIN
Unité dÉpidémiologie Animale
Réunion du Groupe  Tiques  du REID 15-16
décembre 2005
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Objectif
Etudier les facteurs influençant les taux de
portage de 3 bactéries pathogènes dans les
tiques, sur les pâturages bovins et dans les
bois. Voir si les résultats nous renseignent sur
les relations tiques-bactéries.
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Matériels et méthodes
Modèle biologique

• Tique Ixodes ricinus
• 3 bactéries pathogènes

• Borrelia burgdorferi sl (Maladie de Lyme)

• Anaplasma phagocytophilum (Anaplasmose
  Granulocytaire Humaine et Animale)

• Rickettsia sp du Groupe Boutonneux (SFG)

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M M
Echantillonnage des tiques (printemps 2003)

• Echantillonnage
• Par unité de 10m²

• Sélection des sites

1 unité tous les 30m le long de la bordure
10 unités
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M M
Extraction ADN
123 mâles 102 femelles
225 adultes individuels
56 pools de 5 220 pools de 10 20 pools de 50
3 480 nymphes poolée par site
261 dans bois
260 dans pâtures
521 échantillons dADN
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M M
Analyses PCR

• B. burgdorferi sl fragment 350 bp du gène 16S
  rRNA

• A. phagocytophilum nested PCR - fragment 350 bp
  du gène 16S rRNA

• Rickettsia sp fragment 380 bp du gène de la
  citrate synthase (gltA)

• 10 à 20 produits de PCR positives ont été
  séquencés par bactérie

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M M
Facteurs étudiés

• Facteurs liés à la tique

• Stase

nymphes
adultes

• Sexe des adultes

mâles
femelles
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M M
Analyse statistique

• Estimation de la probabilité de portage pour une
  tique, p
• qi, probabilité de détecter de lAND bactérien
  dans un pool i de taille ni (5, 10 ou 50 pour
  nymphes, et 1 pour adultes)

qi 1 - (1-p) ni

• p estimé par maximum de vraisemblance

• Facteurs testés par des tests univariés de
  rapport de vraisemblance
• Intervalles de confiance estimés par la matrice
  variance-covariance

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Résultats et discussion
Facteurs liés à la tique (1/2)

• Stase

• Adultes gt nymphes

?

• Nombre de repas sanguin
• Quen est-il pour Rickettsia sp ?

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Résultats
Facteurs liés à la tique (2/2)

• Sexe

• B. burgdorferi sl

• Femelles gt mâles

?
- Hôtes différents pour mâles et femelles
immatures - Différents effets de la bactérie sur
mâles et femelles

• A. phagocytophilum

Pas de différence significative

• Rickettsia sp

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Résultats
Facteurs environnementaux (1/2)

• Habitat

• B. burgdorferi sl

• Bois gt pâtures

?
- Hôtes réservoirs dans les bois
18
Résultats
Facteurs environnementaux (2/2)

• A. phagocytophilum (nymphes uniquement)

• Pâtures gt bois

?
- Hôtes réservoirs dans les pâtures
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Résultats
Co-infection
Adultes femelles
Pools de nymphes
Adultes mâles
20
Résultats
Co-infection (suite)

• Pas de  co-infection  chez les mâles.
•  Co-infection  semble plus fréquente avec
  Rickettsia sp.
•  Co-infection  plus fréquente dans les pools de
  nymphes que dans les individus traités
  individuellement.

?

•  Co-infections  plus liées au lieu de
  prélèvement quà lindividu ?
• Interactions entre bactéries ?
• Variation suivant le sexe de la tique ?

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Conclusion

• Difference entre les cycles des bactéries
  pathogènes transmises par les tiques

Hôtes réservoirs différents

• B. burgdorferi sl

• A. phagocytophilum

• Rickettsia sp

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Conclusion

• Inter-relations entre tiques et bactéries

• Différence mâles/femelles (B. burgdorferi sl)
• Différence nymphes/adultes (Rickettsia SFG)

Effet de la bactérie sur la tique ou
inversement survie ? comportement ? reproduction
?

• Détection de plusieurs bactéries

Interactions entre bactéries si co-infections ?
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Conclusion

• Questions en suspend

Interactions entre microorganismes dans les
tiques Y a t-il des interactions ? Si oui, de
quelle nature ?
Interactions tiques-microorganismes
Conclusion Conséquences des interactions sur
la contamination de lhôte
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Babesia divergens Protozoaire
intra-érythrocytaire transmis par les tiques
Hôtes Réservoirs ?
Hôtes expérimentaux
Hôte définitif Ixodes ricinus
Hôte naturel
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Cycle de transmission de Babesia divergens
26
Les différents stades de Babesia divergens
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ATELIER ECOLOGIE INTRA-TIQUE des agents
pathogènes
les questions en suspend
Sarah Bonnet
Muriel Vayssier
Lénaïg Halos
Gwenaël Vourch
Réunion du Groupe  Tiques  du REID 15-16
décembre 2005
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Types dapproche

• Observations épidémiologiques

? Formulation dhypothèses

• Approche expérimentale

? Validation des hypothèses
? Essai de montrer les relations de causes à effet
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Interactions entre microorganismes dans les
tiques Bactéries (pathogènes et symbiontes) ,
parasites, virus Y a t-il des interactions
? Si oui, de quelle nature ?


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• Observations épidémiologiques

Jenkins et al. 2001. Borrelia burgdorferi sensu
lato and Ehrlichia spp. in Ixodes ticks from
Southern Norway. J Clin Microb 393666-71
B. afzelii Ehrlichia-like

• Infection

4-5 fois gt hasard
B. afzelii B. burgdorferi

• Plupart des tiques doublement infectées nymphes

? Acquisition coinfection provient gorgement sur
animal doublement infecté en tant que larve ?
Facilitation de linfection dune tique déjà
infectée
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• Approche expérimentale

Baldridge et al 2004. Sequence and expression
analysis of the ompA gene of R. peacockii, an
endosymbiont of the Rocky Mountain wood tick, D.
andersoni. App Env Microb 706628-36

• Chez Dermacentor andersoni
• Présence symbionte Rickettsia peacockii dans
  ovaires des femelles limite installation de R.
  rickettsii

Limitation de la transmission transovarienne de
lagent pathogène
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Rôle des endosymbiontes bactériens dans
linstallation de linfection par Trypanosoma sp.
chez les glossines
Une glossine ne peut sinfecter que lors de son
1er repas sanguin
Lectines intestinales

• - Liaison carbohydrate
• Agglutination des trypanosomes
• - Sécrétées en réponse à 1 facteur sérique du
  repas sanguin faible taux chez les ténérales

N-acetyl-glucosamine
Sodalis glossinidus
Production
Endosymbiontes bactériens hérités de la mère
( stock stable )
S. Glossinidus gtgt Lectines chez jeunes
glossines ? Favorisent linstallation de
linfection chez la ténérale
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Interactions tiques-microorganismes
1) Effet des microorganismes sur les tiques
34
1.1) Effet des microorganismes sur la survie des
tiques

• Observations épidémiologiques

Mather et al 1993. An unexpected result from
burning vegetation to reduce Lyme disease
transmission risks. J Med Entom 30642-645
Niebylski et al 1999 Lethal effect of
R.rickettsii on its vector (D. andersoni). App
Env Microb 65773-778

• Après un habitat brulé
• Plus de nymphes I. scapularis infectées par B.
  burgdorferi ont survécu que de nymphes non
  infectées

• Infection par R. rickettsii diminue survie des
  femelles D. andersoni
• Infection par R. conorii diminue survie de R.
  sanguineus

• ? Les tiques infectées plus résistantes à la
  chaleur
• ? Elles ont un comportement différent
• ? Effet  pathogène  de Rickettsia

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1.1) Effet des microorganismes sur la survie des
tiques (suite)

• Approche expérimentale

Ross Levin 2004. Effects of A. phagocytophilum
infection on the molting success of I. scapularis
(Acari Ixodidae) larvae. J Med Entom 41476-483

• Isolats dA. phagocytophilum diminue la survie
  ( succès de métamorphose) de larves dI.
  scapularis quand pas même provenance

? Adaptation tique-bactérie
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1.2) Effet des microorganismes sur la fertilité
des tiques

• Approche expérimentale

Schoeler Lane 1993. Efficiency of transovarial
transmission of the Lyme disease spirochete, B.
burgdorferi, in the western black-legged tick, I.
pacificus (Acari Ixodidae). J Med Entom 3080-86.
Niebylski et al 1999. Lethal effect of
R.rickettsii on its vector (D. andersoni). App
Env Microb 65773-778

• Pas de différence de fertilité dans les tiques
  I. pacificus infectées par B. burgdorferi par
  rapport aux non infectées

• Infection par R. rickettsii diminue fécondité
  des femelles D. andersoni

? Effet variable
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1.3) Effet des microorganismes sur le
comportement des tiques

• Approche expérimentale

Lefcort Durden. 1996. The effect of infection
with Lyme disease spirochetes (B. burgdorferi) on
the phototaxis, activity, and questing height of
the tick vector I. scapularis. Parasitology
11397-103

• Effets sont plus prononcés sur adultes que nymphes

• Nymphes infectées

• augmentation de la phototaxie
• augmentation de lattraction vers les surfaces
  verticales
• à laffût à des niveaux plus hauts

• Adultes infectés

• moins capables de passer des obstacles physiques
• moins actives
• à laffût à des niveaux plus bas

? Nymphes Augmentation recherche dhôte ?
Adultes Diminue le risque de prédation et
dessiccation ? Adultes vivent plus longtemps que
les nymphes ? minimiser le risque de mort plutôt
que recherche dhôte
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2) Effet des tiques sur les microorganismes
2.1) Effet du stress de la tique sur la virulence

• Approche expérimentale

Raoult D, Roux V. Rickettsioses as paradigms of
new or emerging infectious diseases. Clin
Microbiol Rev. 199710(4)694-719.

• R. Rickettsii perd sa virulence chez le cochon
  dInde si la tique est soumise à un stress

2.2) Effet de la tique sur la croissance
bactérienne

• Approche expérimentale

Rudolf Hubalek 2005. Effect of tick organ
extracts on the in vitro growth of B. burgdorferi
sensu lato. TTP5, Neuchâtel, Suisse, Sept 2005.

• Extrait de salive et intestin de I. ricinus
  stimule la croissance de B. burgdorferi
• Extraits de D. reticulatus ne stimule pas la
  croissance

? Adaptation tique-bactérie
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Conclusion Conséquences des interactions sur
la contamination de lhôte
1) Acquisition, transmission
Levin Fish. 2000. Acquisition of coinfection
and simultaneous transmission of B. burgdorferi
and E. phagocytophila by I. scapularis ticks.
Infection an Immunity 682183-6

• Acquisition et la transmission sont indépendantes
  de la présence de lautre bactérie
• Tiques doublement infectées transmettent chaque
  pathogènes à lhôte de façon aussi efficace que
  lorsquelles sont infectées par une seule bactérie

2) de coinfection chez lHomme
Belongia EA. Epidemiology and impact of
coinfections acquired from Ixodes ticks. Vector
Borne Zoonotic Dis. 20022(4)265-73

• 39 des individus présentant une maladie
  transmise par les tiques avérée sont en fait
  coinfectés

3) Modification de virulence
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ATELIER ECOLOGIE INTRA-TIQUE des agents
pathogènes
Méthodes détude des interactions
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Méthodes en fonction du Types dapproche

• Approche épidémiologique

? Outil statistique
Probabilité de co-infection par A et B p(A) x
p(B)
Si les infections par les 2 agents pathogènes
sont indépendantes lune de lautre
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Single Strand Conformation Polymorphism
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Profil de migration SSCP de 2 échantillons dADN
de tiques
P1 (pool 10 nymphes)
Marqueur
Tique 2 (femelle)
Marqueur
IricES1 Anapl
Ricket B.
afzelii B. gar Coxiella
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Méthodes en fonction du Types dapproche (suite)

• Approche expérimentale

• Élevage de tiques infection expérimentale
• Imagerie