Epidemiological aspects of border disease Virus infection in pyrenean chamois (Rupicapra p. pyrenaica): influence of the viral strain, non-artiodactyl hosts and sheep transhumance

Abstract

Els Pestivirus (Família Flaviviridae) causen malalties al bestiar domèstic amb un important impacte econòmic i sanitari. Una de les espècies de pestivirus, el Border Disease Virus (BDV) és també important per a la conservació de la fauna salvatge des del 2001, moment en que es va associar amb brots d’alta mortalitat en l’isard pirinenc (Rupicapra pyrenaica pyrenaica). Després de 16 anys d’investigació, s’han descrit diferents escenaris epidemiològics d’infeccions per BDV a les poblacions d’isard. El principal objectiu de la present tesis ha sigut analitzar el rol de tres factor que podrien explicar aquesta diversitat epidemiològica: les soques víriques, els hostes salvatges no artiodàctils, i la transhumància ovina. L’Estudi I va ser dissenyat per confirmar la presència de soques de BDV d’alta i baixa virulència en poblacions d’isards dels Pirineus per tal d’entendre les seves implicacions en la diversitat d’escenaris epidemiològics. Es va realitzar una infecció experimental en isard pirinenc amb una soca de BDV d’alta virulència (Cadí-6) i una de baixa virulència (Freser-5). A cada grup es van incloure animals gestants i no gestants. Al concloure la infecció experimental es va confirmar que la soca Cadí-6 era d’alta virulència per adults i fetus. Tres animals van morir abans de la fi de l’experiment amb una diàtesis hemorràgica. Tots els animals sense anticossos, excepte un, van presentar una virèmia llarga, una alta excreció vírica per via nasal i rectal, i una àmplia distribució de virus en els teixits. Els fetus infectats amb Cadí-6 van morir abans de finalitzar l’experiment presentant altes càrregues d’ARN víric. Els isards sense anticossos infectats amb la soca Freser-5 van eliminar el virus del sèrum i van presentar menys distribució de virus i càrrega d’ARN víric en teixits que el grup Cadí-6. Tot i això, els fetus van morir abans de finalitzar l’experiment i es va detectar ARN víric a sèrum i teixits, encara que amb menys quantitat que al grup Cadí-6. Els isards dels dos grups van presentar lesions a l’encèfal, però als infectats amb la soca de baixa virulència Freser-5 les lesions van ser lleus i probablement transitòries. En els dos grups, les femelles gestants i amb anticossos, i tots els fetus excepte un, no van presentar virèmia ni ARN víric en teixits. Aquests resultats demostren que la diversitat de soques víriques és un factor significatiu per a la heterogeneïtat d’escenaris epidemiològics presents en les poblacions salvatges d’isard. Des de que poblacions salvatges de conill comú (Oryctolagus cuniculus) i ualabí de Bennet (Macropus rufogriseus) van ser descrites com a susceptibles a infeccions per pestivirus, les espècies no artiodàctils simpàtriques de l’isard van esdevenir hostes potencials en l’epidemiologia del pestivirus. L’Estudi II es va centrar en la susceptibilitat a les infeccions per pestivirus de dues d’aquestes espècies: la llebre europea (Lepus europaeus) i la marmota alpina (Marmota marmota). Cap de les mostres de sèrum de marmota va presentar pestivirus ni anticossos. Encara que no es va detectar pestivirus, el 36.2% de les llebres tenia anticossos neutralitzants. Així doncs, la llebre europea és la tercera espècie salvatge no artiodàctil documentada com a susceptible a infeccions per pestivirus. La influència antropogènica sobre la diversitat d’escenaris epidemiològics en les infeccions per BDV en isard va ser avaluada en l’Estudi III, centrant-se en ovelles transhumants. Es van estudiar cinc ramats d’ovelles que pasturen a dues zones del Pirineu amb dos escenaris epidemiològics de BDV en isard. Les ovelles es van mostrejar abans i després de la transhumància. Només una granja va presentar circulació constant de BDV en el ramat. En aquesta granja, la unió de lots a les praderes alpines va ser el principal factor de transmissió de virus. A més, a la mateixa granja la titulació d’anticossos neutralitzants va mostrar que la majoria de les infeccions havien estat causades probablement per soques de BDV d’origen domèstic. La única seqüència de BDV (regió 5’UTR), en aquesta mateixa granja, va resultar ser genèticament pròxima a soques de BDV d’ isard. Aquest fet, juntament amb l’evidència de que en una altra granja estudiada els anticossos d’ovelles semblen haver estat originats per una soca de BDV d’isard, indica que la transmissió entre ovella i isard es dóna de forma ocasional.

Pestiviruses (Family Flaviviridae) cause diseases with important economic and health impact on livestock. One of these pestivirus species, the Border Disease Virus (BDV) is also of importance in wildlife conservation since 2001 when it was associated with high mortality outbreaks in Pyrenean chamois (Rupicapra pyrenaica pyrenaica). After 16 years of research, different epidemiological scenarios of BDV infection in chamois populations have been described. The main objective of the present thesis was to analyse the role of three factors that may explain this epidemiological diversity: viral strains, sympatric wild non-artiodactyl hosts and sheep transhumance. Study I was designed to confirm the presence of BDV strains of high and low virulence in free-ranging chamois populations from Pyrenees and to understand the implications of these findings to the diverse epidemiological scenarios. An experimental infection of Pyrenean chamois with a high virulent (Cadí-6) and low virulent (Freser-5) BDV strains was performed. Pregnant and non-pregnant animals with and without antibodies were included in each group. Cadí-6 BDV strain was confirmed to be of high virulence for adults and foetuses. Three chamois died before the end of the experiment with haemorrhagic diathesis. All but one antibody negative animals presented long viraemia, high nasal and rectal viral shedding and wide viral distribution in tissues. Foetuses infected with Cadí-6 died before the end of the experiment presenting high viral RNA loads. The antibody negative chamois infected with Freser-5 BDV strain presented less viral distribution and RNA load in tissues than Cadí-6 group, and cleared the virus from the serum. However, foetuses died before the end of the experiment and RNA virus was detected in sera and tissues although with lower RNA load than the Cadí-6 group. Chamois from both groups presented lesions in brain but the ones infected with the low virulent Freser-5 BDV strain were mild and most likely transient. In both groups, in pregnant females with antibodies and all but one of their foetuses did not present viraemia or viral RNA in tissues. These results demonstrate that viral strains diversity is a significant factor in the heterogeneity of epidemiological scenarios in Pyrenean chamois populations. Since free-ranging common rabbit (Oryctolagus cuniculus) and Bennett’s wallaby (Macropus rufogriseus) were found susceptible to pestivirus infections, chamois sympatric non-artiodactyl species became of interest as potential hosts in pestivirus epidemiology. Study II focused on the susceptibility to pestivirus infection of two of these species: European hare (Lepus europaeus) and Alpine marmot (Marmota marmota). None of the marmots presented pestivirus and antibodies in the analyzed sera samples. Although no pestivirus was detected, 36.2% of hares had neutralizing antibodies. Thus, the European hare is the third wild non-artiodactyl with documented susceptibility to pestivirus infection. The anthropogenic influence in the diversity of epidemiological scenarios in chamois BDV infection was assessed in Study III and focused on transhumant sheep flocks. Five sheep flocks grazing in two alpine areas in the Pyrenees with two different BDV epidemiological scenarios in chamois populations were studied. Sheep were sampled before and after transhumance. Only one farm presented persistent BDV circulation in the flock. In that farm, joining feed lots in alpine meadows was demonstrated as the main factor for viral transmission. Moreover, the titration of neutralizing antibodies in that farm showed that most of the infections may be the result of contact with BDV strains of domestic origin. The only BDV sequenced (5’UTR region) in this farm was found genetically close related to previous BDV strains from chamois origin. This fact, together with the evidence that in another studied farm sheep antibodies seems to be originated by a chamois-like BDV strain, indicate that occasional transmission between sheep and chamois occurs.