Epidemiology of pestivirus infection in pyrenean Chamois (rupicapra pyrenaica pyrenaica) and other wild and domestic ruminants

Abstract

Des de l’any 2001, diferents brots d’una malaltia associada a la infecció per un pestivirus, concretament un virus de la malaltia de la frontera de genotip 4 (BDV-4, de l’anglès border disease virus), han causat reduccions importants en el nombre d’efectius d’isard (Rupicapra pyrenaica pyrenaica). L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral va consistir en estudiar l’epidemiologia de la infecció per BDV a l’isard i a altres remugants salvatges i domèstics, ja que els pestivirus no són hoste-específics estrictes. La principal zona d’estudi va consistir en els Pirineus Catalans i Andorrans, però també es van estudiar diferents zones dels Ports de Tortosa i Beseit i Sierra Nevada, a Espanya, i dels Alps italians i suïssos. Les espècies estudiades van ser l’isard, el mufló europeu (Ovis aries), el cérvol (Cervus elaphus), el cabirol (Capreolus capreolus), la daina (Dama dama), l’isard alpí (Rupicapra rupicapra), l’íbex (Capra ibex) i la cabra salvatge (Capra pyrenaica), així com l’oví, caprí i vaquí que pasturen en els prats d’alta muntanya. Es va determinar la presència d’anticossos enfront a pestivirus en sèrum mitjançant una tècnica d’ELISA. En els sèrums positius es va dur a terme un test de seroneutralització vírica comparada amb una soca del virus de la diarrea vírica bovina (BVDV, de l’anglès bovine viral diaorrhea virus) i diferents soques de BDV locals i de referència. La detecció vírica es va realitzar mitjançant una tècnica de reacció en cadena de la polimerasa inversa i/o un test ELISA. Per últim, es va seqüenciar la regió no codificant 5’ dels virus detectats i es van aïllar. L’estudi de poblacions d’isard prèviament afectades per brots de malaltia va indicar que la infecció per BDV ha esdevingut endèmica en determinades zones i que possiblement aquest fet està relacionat amb la manca de recuperació de certes poblacions. Tanmateix, en altres zones, el virus aparentment ha deixat de circular i la recuperació de la població d’isards després dels brots és bona. L’estudi a la reserva nacional de caça de Freser-Setcases, va establir que el BDV-4 és mantingut a la població d’isards sense causar cap efecte negatiu a la dinàmica poblacional. És possible que en aquesta població hi circulin soques menys virulentes de BDV-4, causant una elevada seroprevalença i evitant la dispersió d’altres soques més virulentes, i l’aparició d’un brot de malaltia. En totes les poblacions els isards seropositius van presentar títols més alts d’anticossos contra les soques BDV, i la majoria contra les BDV-4, concretament. En tots els remugants salvatges que comparteixen hàbitat amb l’isard es va detectar una seroprevalença baixa. La seroprevalenca en oví i caprí va variar depenent de l’origen geogràfic, i al vaquí sempre va ser elevada. L’oví va presentar títols d’anticossos més alts enfront a les soques BDV-4, el vaquí a BVDV i les cabres enfront a BDV-4 i BVDV. Als estudis realitzats al sud-oest dels Alps italians es va detectar una elevada seroprevalença a l’isard alpí. Aquest fet suggereix que la infecció per pestivirus és freqüent a les ambdues espècies del gènere Rupicapra. Per altra banda, als íbex i a les cabres salvatges de totes les zones es va detectar una seroprevalença molt baixa, i la majoria dels individus positius van mostrar anticossos enfront a BDV. A Suïssa, tots els cérvols analitzats i un isard alpí van mostrar anticossos enfront a BVDV, mentre que la resta d’isards van mostrar títols més alts enfront a BDV. Aquest resultat indica que els remugants salvatges de Suïssa es poden infectar amb les dos espècies de pestivirus.

Since 2001 several outbreaks of a new disease associated to Border Disease Virus (genus Pestivirus) of genotype 4 infection (BDV-4) have caused important declines in the Pyrenean chamois (Rupicapra pyrenaica pyrenaica) populations. The main goal of the present research work was to study the epidemiology of BDV infection in Pyrenean chamois and other wild and domestic ruminants, since pestiviruses are not strictly host-specific. The main study areas consisted of the Catalan and Andorran Pyrenees, but also different areas from the Ports de Tortosa i Beseit and Sierra Nevada Spanish mountains and from the Italian and Swiss Alps. The studied species were the Pyrenean chamois, European mouflon (Ovis aries), red (Cervus elaphus), roe (Capreolus capreolus), and fallow deer (Dama dama), Alpine chamois (Rupicapra rupicapra), Alpine (Capra ibex) and Iberian ibex (Capra pyrenaica), and sheep, goats and cattle that share the habitat with chamois. Sera were tested for the presence of antibodies against pestivirus with a commercial blocking ELISA assay. Comparative virus neutralization tests were performed in positive sera by using a bovine viral diarrhoea virus (BVDV) strain and reference and local BDV strains. Viral detection in wild ruminants was performed by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) using the panpestivirus primers 324 and 326 and/or with a commercial sandwich ELISA assay. As last, the sequence analyses of the 5’UTR region from positive samples and virus isolation were performed. The study of pestivirus epidemiology in Pyrenean chamois populations previously affected by BDV-infection outbreaks revealed that in some populations the disease has become endemic and BDV circulates frequently in the chamois population, possibly having a negative impact on host population dynamics. Contrarily, in some populations BDV does not seem to circulate after the disease outbreak. The study of a Pyrenean chamois population from the Eastern Pyrenees unaffected by disease outbreaks revealed that BDV-4 is self-maintained in this population, apparently without causing negative population dynamic effects. The circulation of weakly virulent strains could have been the cause of the high seroprevalence detected, which could hinder the spread of more virulent strains within this chamois population and the appearance of disease outbreaks. The seropositive Pyrenean chamois had BDV antibodies in all the studied populations, and most of them had higher titres against the BDV-4 strains. All the wild ruminants sharing habitat with Pyrenean chamois showed a low seroprevalence. The seroprevalence in sheep and goats, varied depending on the geographical origin, while in cattle it was constantly high. Sheep had higher antibody titres against the BDV-4 strains, cattle against BVDV, while goats showed higher titres against both BVDV and BDV strains. The study of pestivirus epidemiology in the south-western Italian Alps revealed a high seroprevalence in Alpine chamois, suggesting that members of the genus Rupicapra are likely to be infected with pestiviruses. Otherwise, Alpine and Iberian Ibex from all zones had a low seroprevalence, and most of the positive ibex had BDV antibodies. In Switzerland, the analyzed red deer and one Alpine chamois, had antibodies to BVDV, and the rest of chamois had antibodies to BDV. This results shows that the wild ruminants from this country can be infected with both pestivirus species, BVDV and BDV.