Epidemiology, vaccination and infection in wild ruminants with bluetongue virus

Abstract

La llengua blava (LB) és una malaltia transmesa per vectors Culicoides de declaració obligatòria causada pel virus de la llengua blava (VLB) i considerada emergent i re-emergent a Europa. Aquesta malaltia afecta principalment a remugants domèstics i salvatges i també camèlids, causant importants pèrdues econòmiques en el sector ramader. La implicació de diferents hostes i vectors en el cicle de transmissió del VLB dificulta el control de la malaltia. El cicle de transmissió del virus està condicionat per factors externs, com són el canvi climàtic i l’alteració dels ecosistemes, els quals han afavorit l’expansió dels vectors en les últimes dècades. Entre les mesures de control, destaquen la vacunació, la restricció de moviment d’animals susceptibles en zones de risc i els programes de vigilància epidemiològica, tant d’animals domèstics com de vectors. Tot i que les vacunes comercials actuals han demostrat ser efectives en remugants domèstics, l’elevat nombre de serotipus del VLB presents (fins a 26 descrits actualment), fa que sigui complicat desenvolupar una vacuna universal que ofereixi protecció creuada. Totes aquestes variables han fet impossible fins al moment l’eradicació d’aquesta malaltia. La majoria d’espècies de remugants salvatges presents a Europa, si no tots, són susceptibles a la infecció pel VLB, que és majoritàriament asimptomàtica. Aquest fet fa que tinguin importància com a possibles reservoris i transmissors del virus, tant entre animals salvatges com de salvatges a domèstics. La informació relativa a la seva implicació en el cicle de transmissió del virus entre animals salvatges i domèstics és encara escassa. Això, juntament amb el fet que els programes de vacunacions massives s’apliquin exclusivament a remugants domèstics, posa de manifest la necessitat de portar a terme estudis addicionals a fi de determinar el paper dels remugants salvatges en l’epidemiologia de la LB. La present tesi s’ha centrat en l’estudi de la LB en els remugants salvatges presents a la Península Ibèrica. El seu contingut segueix l’estructura típica d’un treball científic. Comença amb una Introducció, en la qual es realitza una breu revisió actual sobre la LB i el VLB, seguit d’un apartat amb els Objectius que seran tractats en cada capítol. A continuació es presenten dues Seccions estructurades en cinc Capítols, que corresponen a articles científics en diferent estat de publicació (tres publicats i dos enviats). A l’apartat de Discussió general es pretén donar una breu visió del conjunt de capítols i, finalment, s’ennumeren totes les Conclusions obtingudes d’aquesta tesi doctoral. En la primera secció de la tesi (Epidemiologia) s’han realitzat estudis serològics i virològics retrospectius per tal d’aportar més informació de l’evolució de la LB en les espècies de remugants salvatges presents a la Península Ibèrica. Aquests estudis indiquen que aquestes espècies estan implicades en el manteniment del VLB i que poden actuar com a reservoris del virus a la Península Ibèrica. En la segona secció (Vacunació i infecció experimental) s’ha demostrat la susceptibilitat a la infecció amb els serotipus 1 i 8 del VLB del cérvol (Cervus elaphus) i la cabra salvatge (Capra pyrenaica). A més, s’ha avaluat la protecció induïda per una dosi (en cabra salvatge) o dues dosis (en cérvol) vacunals enfront la inoculació experimental amb soques homòlogues del virus. Finalment, s’ha realitzat un estudi longitudinal del desenvolupament d’anticossos neutralitzants fins a 18 mesos després de la immunització a la cabra salvatge.

La Lengua azul (LA) es una enfermedad de declaración obligatoria causada por el virus de la lengua azul (VLA) y considerada emergente y reemergente en Europa. Esta enfermedad afecta especialmente a rumiantes domésticos y salvajes y también camélidos, causando importantes pérdidas económicas en el sector ganadero. La implicación de diferentes hospedadores y vectores en el ciclo de transmisión del VLA dificulta el control de la enfermedad. Dicho ciclo está condicionado por factores externos como son el cambio climático y la alteración de ecosistemas, los cuales han favorecido la expansión de los vectores en las últimas décadas. Entre las estrategias de control destacan la vacunación, la restricción del movimiento de animales susceptibles en zonas de riesgo y los programas de vigilancia epidemiológica tanto de animales domésticos como de vectores. Aunque las vacunas comerciales actuales han demostrado ser efectivas en rumiantes domésticos, el elevado número de serotipos del VLA presentes (hasta 26 descritos actualmente), hace que sea complicado desarrollar una vacuna universal que ofrezca protección cruzada. Todas estas variables han hecho imposible hasta el momento la erradicación de la enfermedad. La mayoría de especies de rumiantes salvajes presentes en Europa, si no todos, son susceptibles a la infección por el VLA, que es mayoritariamente asintomática. Esto los hace importantes como posibles reservorios y transmisores del virus, tanto entre animales salvajes como de salvajes a domésticos. La información relativa al estudio de su implicación en el ciclo de transmisión entre salvajes y domésticos es todavía escasa. Ésto, unido al hecho de que los programas de vacunaciones masivas se apliquen exclusivamente a rumiantes domésticos, pone de manifiesto la necesidad de llevar a cabo estudios adicionales con el fin de determinar el papel de los rumiantes salvajes en la epidemiología de la LA. La presente tesis se ha centrado en el estudio de la LA en rumiantes salvajes presentes en la Península Ibérica. Su contenido se organiza siguiendo el orden habitual de un trabajo científico. Comienza con un apartado de Introducción, en el que se realiza una breve revisión actual sobre la LA y el VLA, seguido de un apartado de los Objetivos que se abordarán en cada capítulo. A continuación se presentan dos Secciones estructuradas en cinco Capítulos, que corresponden a artículos científicos en diferente estado de publicación (tres aceptados y dos enviados). En el apartado de Discusión general se pretende dar una breve visión del conjunto de capítulos y, para finalizar, se enumeran todas las Conclusiones obtenidas en la tesis doctoral. En la primera sección de la tesis (Epidemiología) se han realizado dos estudios serológicos y virológicos retrospectivos con el fin de aportar más información sobre la evolución de la LA en las especies de rumiantes salvajes presentes en la Península Ibérica. Estos estudios indican que estas especies están implicadas en el mantenimiento del VLA y que pueden actuar como reservorios del virus en la Península Ibérica. En la segunda sección (Vacunación e infección experimental) se ha demostrado la susceptibilidad a la infección con los serotipos 1 y 8 del VLA en el ciervo (Cervus elaphus) y la cabra montés (Capra pyrenaica). En estos experimentos, se ha evaluado la protección inducida por una dosis (en cabra montés) o dos dosis (en ciervo) vacunales frente a la inoculación experimental con cepas homólogas del virus. Finalmente, se ha realizado un estudio longitudinal del desarrollo de anticuerpos neutralizantes hasta 18 meses después de la inmunización en la cabra montés.

Bluetongue (BT) is a reportable disease caused by bluetongue virus (BTV) considered emerging and reemerging in Europe. BT affects especially domestic and wild ruminants and also camelids, causing important economic losses in the animal industry. The implication of different hosts and vectors in the transmission cycle of BTV makes difficult to control the disease. The transmission cycle is affected by external factors, as climate change and ecosystems’ alteration, which have favored vector expansion in the last decades. Among the control measures, vaccination, restricted movement of susceptible hosts during risk periods and epidemiologic surveillance programs including livestock and vectors are the most implemented. Although available commercial vaccines have proven to be effective in domestic ruminants, the high number of BTV serotypes (up to now, 26 described) makes difficult the development of a universal vaccine able to confer cross-protection. All these factors have made impossible the eradication of this disease. Most, if not all, wild ruminant species present in Europe are susceptible to BTV infection, although it is mainly asymptomatic. This fact makes wild species important as potential reservoirs and transmitters among wildlife or from wild to domestic ruminants. Data related to the implication of wild ruminants in the BTV transmission cycle between domestics and wildlife is still limited. This point, and also the fact that mass vaccination campaigns are applied exclusively to domestic ruminants highlights the need to carry out additional studies with the aim of determining the role of wild ruminants in the epidemiology of BT. The present thesis is focused in the study of BT in wild ruminants present in the Iberian Peninsula. The structure is the typical of a scientific paper. It starts with an Introduction, which contains a brief review of BT and BTV, followed by the Objectives that will be developed in each chapter. Afterwards, there are two Sections structured in five Chapters. All the studies are published or submitted to publish in international peer-reviewed journals. In the General discussion section is given a summary of the main findings and, finally, all the Conclusions obtained are listed at the end of the thesis. In the first section of the thesis (Epidemiology) two retrospective serological and virological studies have been carried out in order to provide new information regarding the evolution of BT in wild ruminant species present in the Iberian Peninsula. These studies indicate that wild ruminants are implicated in maintaining BTV, and they may play a relevant role as BTV reservoirs in the Iberian Peninsula. In the second section (Vaccination and experimental infection), the susceptibility to BTV-1 and BTV-8 infection has been demonstrated in red deer (Cervus elaphus) and Spanish ibex (Capra pyrenaica). Moreover, the efficacy of two commercial vaccines has been evaluated by means of specific neutralising antibodies and absence of viraemia in both species, vaccinated and experimentally inoculated with homologous strains. Finally, it has been carried out a longitudinal study of the development of neutralising antibodies until 18 months postimmunization in Spanish ibex.