Le changement climatique, les conditions météorologiques extrêmes peuvent avoir des effets complexes sur la maladie…

Une nouvelle recherche explore les effets du changement climatique sur la transmission des maladies dans un modèle de crustacés. Bisual Studio/Stocksy

• Les chercheurs ont étudié les effets de différents régimes de température sur un modèle crustacé de transmission de maladies.
• Ils ont découvert que différents régimes de température affectent la transmission de la maladie de manière complexe.
• Ils ont conclu que des recherches supplémentaires sur la façon dont les régimes de température affectent la dynamique hôte-pathogène sont cruciales pour prédire les effets du changement climatique sur la santé humaine et environnementale.

Les chercheurs prédisent que le changement climatique augmentera la température moyenne de la Terre, provoquera des fluctuations de température et augmentera la fréquence et l’intensité des phénomènes météorologiques extrêmes. Il reste à voir comment ces changements affecteront les maladies infectieuses et auront un impact sur la santé humaine, l’agriculture et la faune.

La recherche montre que la variation de température peut modifier la dynamique hôte-pathogène. Une étude a révélé que les fluctuations de température quotidiennes augmentaient la transmission du paludisme, et une autre a suggéré que les fluctuations de température à court terme entraînaient une réduction de la transmission.

D’autres recherches montrent que la façon dont les événements de chaleur extrême affectent la dynamique hôte-pathogène peut également dépendre de l’ampleur, de la durée et de l’intensité de la vague de chaleur.

Par exemple, une étude portant sur une interaction parasitoïde-insecte a révélé qu’une augmentation de la vague de chaleur de 5 ° C augmentait la taille du parasitoïde tandis qu’une augmentation de 10 ° C réduisait la croissance du parasitoïde.

Savoir comment la dynamique hôte-pathogène réagit aux variations de température pourrait aider les chercheurs et les décideurs à se préparer aux effets du changement climatique.

Dans une étude récente, des chercheurs dirigés par le Dr Pepijn Luijckx, professeur adjoint en biologie des parasites au Trinity College de Dublin, en Irlande, ont étudié les effets de différentes températures sur la dynamique hôte-pathogène.

Ils ont découvert que les variations de température modifient les interactions pathogène-hôte de manière complexe, ce qui peut affecter la dynamique de la maladie de manière imprévue.

“Ici, nous montrons que la variation de température avec chacun des traits que nous avons mesurés […] réagit de manière unique à différents types de variations de température », a déclaré le Dr Luijckx à Medical News Today. “Étant donné que nos modèles mathématiques de propagation des maladies reposent sur de nombreuses variables, et que nos résultats montrent que chacune d’entre elles peut réagir de manière unique aux changements de température moyenne et de variance, prédire comment le réchauffement climatique peut modifier les maladies peut être incroyablement complexe.”

L’étude apparaît dans eLife.

Daphnie magna

Pour l’étude, les chercheurs ont examiné les effets de différentes températures sur de petits crustacés appelés Daphnia magna aux côtés de son parasite intestinal, Ordospora colligata.

Les chercheurs utilisent fréquemment Daphnia dans la recherche sur les systèmes de modèles écologiques, et la transmission d’Ordospora est représentative de la transmission environnementale classique, similaire aux infections virales telles que le SRAS-CoV-2.

Ils ont ensuite soumis les crustacés aux côtés de leurs parasites et d’une infection placebo comme témoin à trois régimes de température pendant 27 jours :

• régimes de température constante allant de 50°F (10°C) à 82,4°F (28°C)
• variations de température quotidiennes ±3°C
• régime de température constant avec une canicule de 3 jours augmentant les températures de 6°C

L’équipe a sélectionné les régimes de température pour imiter les événements de température qui se produisent dans les environnements naturels des sujets de l’étude, tels que les bassins rocheux et les petits étangs.

Au total, les chercheurs ont observé des effets de température chez 492 individus. Au cours de l’expérience, ils ont évalué la longévité de l’hôte, la fécondité – la capacité à produire une progéniture, le statut de l’infection et le nombre de spores d’Ordospora dans l’intestin de l’hôte.

Les chercheurs ont découvert que, quel que soit le régime de température, Ordospora atteignait des performances optimales à environ 66,2 ° F (19 ° C).

Alors qu’il y avait une réduction de l’infectivité et de la charge de spores chez les daphnies exposées à Ordospora dans des températures fluctuantes, l’infectivité des parasites après une vague de chaleur était presque la même que celle maintenue à une température constante.

Les chercheurs ont noté que les effets de la variation de température diffèrent en fonction de la température de fond moyenne et de la proximité de celle-ci par rapport à la température optimale.

Par exemple, la charge de spores à 60,8 °F (16 °C) différait de près d’un ordre de grandeur entre les régimes de température fluctuants – à 86 amas de spores – et les vagues de chaleur : 737 amas de spores.

“Qu’une vague de chaleur de 6°C au-dessus de la température ambiante puisse entraîner un niveau de charge de morbidité presque 10 fois plus élevé à 16°C par rapport à des températures fluctuantes était remarquable”, a déclaré le Dr Lujickx. “De plus, le fait que cette même vague de chaleur, lorsqu’elle est appliquée à différentes températures moyennes, n’entraîne aucune différence avec des températures fluctuantes ou même un résultat opposé était inattendu.”

La forme physique de l’hôte était généralement réduite par l’exposition aux spores d’Ordospora ou par l’expérience d’un régime de température variable. Les chercheurs ont découvert que les daphnies exposées à Ordospora ont connu une réduction du succès de reproduction de 8% à des températures constantes et de 24% en fluctuation quotidienne par rapport aux témoins sans Ordospora.

Cela, disent-ils, signifie que dans certaines circonstances, les parasites peuvent être capables de s’acclimater à de nouvelles températures plus rapidement que leurs hôtes.

Hypothèse de variabilité de la température

Pour expliquer leurs résultats, les chercheurs ont noté que, selon l’hypothèse de la variabilité de la température, les parasites étant plus petits que leurs hôtes, ils ont, à leur tour, un métabolisme plus rapide. Dans des environnements imprévisibles, comme une canicule, les parasites auraient donc un avantage sur leurs hôtes.

Ils ont noté que la résistance de l’hôte pourrait également diminuer en raison d’un compromis entre la demande d’énergie pour l’acclimatation et l’immunité contre les agents pathogènes en plein essor.

Le Dr Luijckx a déclaré que bien qu’il s’agisse de l’explication la plus prometteuse, certains aspects de leurs découvertes restent flous : “Bien que cette théorie puisse expliquer l’augmentation observée du nombre de spores de l’agent pathogène à 16℃, elle ne peut cependant pas expliquer pourquoi nous voir que le résultat dépend de la température moyenne. D’autres théories, cependant, ont suggéré que lorsque la maladie a une tolérance à la température plus faible que son hôte, cela peut entraîner une réduction des performances de la maladie à des températures qui dépassent sa tolérance.

Les chercheurs ont conclu qu’il était essentiel d’améliorer leur compréhension de la variation de température sur la dynamique hôte-parasite pour prédire la dynamique des maladies à mesure que le climat change.

Limites de l’étude

L’équipe a noté plusieurs limites à leurs conclusions. Le Dr Luijckx a expliqué que, comme ils n’ont mené leurs expériences que sur une espèce de puce d’eau et une seule maladie, ils ne savent pas si leurs découvertes peuvent s’appliquer à d’autres organismes et entraîner des niveaux plus élevés de maladies chez le bétail, l’agriculture ou les vecteurs de maladies.

Il a ajouté : « De plus, notre étude a été menée au niveau individuel. Pour bien comprendre les épidémies et la dynamique des maladies, nous aurions besoin de tester comment les variations de température et les conditions météorologiques extrêmes affectent les maladies au niveau de la population. Nous prévoyons de faire de telles expériences bientôt.

“Nous devons être prudents dans l’extrapolation de ces résultats aux homéothermes tels que les humains, les baleines et les plus grandes espèces charismatiques en voie de disparition”, a déclaré le Dr Joseph K. Gaydos, VMD, Ph.D., scientifique en chef à l’Université de Californie, Davis School of Veterinary. Médecine, dit MNT. Le Dr Gaydos n’a pas participé à l’étude.

“Pourtant, cela dit, ce qui arrive aux créatures très petites, même microscopiques, a un effet énorme sur des espèces beaucoup plus grandes. Imaginez ce que les changements parasitaires du krill – un petit plancton poïkilothermique océanique – pourraient faire aux populations de krill et comment cela pourrait affecter les baleines qui mangent du krill », a-t-il poursuivi.

Conséquences

Lorsqu’on lui a demandé comment ces découvertes pourraient affecter les politiques et la recherche en santé publique, le Dr Luijckx a déclaré :

“Nos résultats, s’ils s’appliquent à d’autres maladies, suggèrent que le changement climatique en cours pourrait modifier où et quand les épidémies se produisent.”

“Cependant, pour prédire avec précision la propagation de la maladie avec le réchauffement climatique en cours et éclairer la politique de santé, nous devrons d’abord explorer la généralité de nos résultats, identifier le mécanisme responsable de nos observations et tester si nos résultats sont toujours valables lorsque nous faisons des expériences similaires avec des populations entières.

Le Dr Gaydos a ajouté : « Nous réfléchissons beaucoup à la manière dont le changement climatique affectera [the] distribution des parasites humains, des animaux domestiques et de la faune comme les moustiques ou les tiques, mais nous oublions souvent que même les petits organismes comme le plancton d’eau douce (daphnie) ont des parasites et que les changements liés au climat dans l’interaction hôte-parasite [are] va avoir des implications majeures sur la chaîne alimentaire.

« Cela signifie que nous, en tant que scientifiques, devons penser un peu plus loin que ce que nous pensons actuellement. La santé humaine est liée à la santé animale et à la santé environnementale, et les complexités sont énormes.

“Pour moi, le plus gros retour à la maison est le suivant : Kunze, Luijckx et l’équipe nous ont rappelé que malgré tous nos efforts pour prédire comment notre changement climatique affectera les maladies, le parasitisme, les humains, les animaux domestiques et les populations sauvages, c’est toujours un crapshoot quant à ce qui va se passer là-bas.

« Non seulement devons-nous accorder une plus grande attention, mais nous devons mettre en place notre jeu A pour mieux planifier la résilience climatique. Oui, le monde va changer de certaines des manières que nous attendons, mais il y aura beaucoup de boules courbes à venir. »

– Dr Gaydos

“Cet article nous rappelle que ce ne sera pas seulement linéaire – des températures plus élevées constantes ne produiront pas les mêmes choses, car des fluctuations plus extrêmes et des vagues de chaleur peuvent également avoir des effets différents. La seule façon de nous préparer à l’incertitude est de mieux prendre soin des ressources naturelles limitées dont nous disposons actuellement et de nous assurer que nous avons autant de résilience que possible dans les systèmes naturels, afin que le système puisse compenser. L’initiative mondiale 30×30 est une opportunité prometteuse », a-t-il conclu.