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Doctoral thesis (Dissertations and theses)
Étude des Culicoides Latreille (Diptera: Ceratopogonidae) vecteurs d'agents pathogènes: état des lieux des espèces belges, de leurs micro-habitats larvaires et de leurs préférences trophiques
Zimmer, Jean-Yves
2014
 

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Abstract :
[fr] Les moucherons piqueurs du genre Culicoides (Diptera: Ceratopogonidae) sont les vecteurs biologiques de nombreux agents pathogènes récemment décrits en Europe du Nord, dont les virus de la fièvre catarrhale ovine et de Schmallenberg. Ces arboviroses ont engendré des pertes économiques considérables dans les cheptels ovin et bovin. De nombreuses inconnues subsistent toutefois concernant la distribution, la biologie et l’écologie de ces vecteurs. Ce projet de recherche poursuit trois objectifs majeurs. Le premier objectif est la réalisation d’un état des lieux des différentes espèces du genre Culicoides présentes sur le territoire belge, au sein de différents types d’exploitations agricoles et de zones humides. Le nombre de culicoïdes capturés par piégeages lumineux à l’intérieur des bâtiments est bien plus élevé qu’en prairie. Cela semble être influencé par la densité des hôtes à proximité du piège et par l’ouverture des bâtiments. Le complexe Obsoletus s’avère majoritaire au sein des exploitations agricoles, tant au sein des bâtiments qu’au niveau des prairies, ces dernières présentent toutefois une plus grande diversité spécifique. L’espèce oligotrophe C. impunctatus, vecteur potentiel de plusieurs pathogènes, est pour sa part particulièrement abondante au sein des tourbières. Ces piégeages ont finalement permis l’identification de trois espèces non encore signalées en Belgique, ce qui porte le nombre total d’espèces belges à 52. Le deuxième objectif est l’identification et la caractérisation physico-chimique des micro-habitats larvaires des principales espèces belges de culicoïdes, ainsi que l’étude de la distribution des espèces coprophiles (C. chiopterus et C. dewulfi) au sein des prairies. Le suivi de dix exploitations agricoles bovines belges sur deux années consécutives a permis d’identifier seize substrats propices au développement larvaire de ces moucherons piqueurs. Il ressort surtout que les résidus d’ensilage de différentes natures (maïs, herbe, pulpe de betterave et leurs combinaisons) s’avèrent favorables aux larves des deux espèces constituant le complexe Obsoletus. Un micro-habitat larvaire propice à ces deux espèces a de plus été identifié pour la première fois directement à l’intérieur d’un bâtiment d’élevage : les bouses séchées collées aux parois de l’étable et résultant de l’élimination partielle de la litière usagée. Les culicoïdes pourraient ainsi compléter leur cycle de vie au sein des étables, ce qui pourrait expliquer la persistance des virus d’une année à l’autre malgré des hivers rigoureux. L’influence de l’indice carbone:azote, de la lignine, des fibres insolubles, du magnésium et du calcium sur la présence des larves est également soulignée dans les habitats larvaires. Le troisième objectif est l’étude des préférences trophiques de l’espèce C. obsoletus, majoritaire au sein des exploitations agricoles belges et présentant un intérêt médico-vétérinaire majeur. Des analyses comportementales ont ainsi été menées en conditions de terrain et de laboratoire, respectivement au moyen d’un tunnel de vol original contenant des hôtes potentiels (humain, veau, mouton et poule) et d’un olfactomètre contenant des odeurs prélevées à la surface de la peau de ces hôtes. L’expérience de terrain a révélé la préférence des femelles C. obsoletus pour les hôtes de grande dimension, probablement suite à l’émission d’une plus grande quantité de dioxyde de carbone. Au laboratoire, ce sont par contre les extraits volatils issus de la poule et du mouton qui s’avèrent les plus attractifs. Cette étude a contribué à l’amélioration des connaissances fondamentales des espèces paléarctiques du genre Culicoides, tout en laissant entrevoir des pistes prometteuses dans la lutte contre ces moucherons piqueurs. La connaissance des gîtes larvaires pourrait ainsi permettre de surveiller les substrats à risque et de mettre en place des mesures de lutte ou d’hygiène, tout en prévenant la création de nouveaux gîtes potentiels. Une meilleure compréhension des interactions vecteur-hôte pourrait de plus permettre de développer de nouvelles stratégies de contrôle des moucherons adultes, tout en améliorant la compréhension du cycle de transmission des pathogènes et de l’épidémiologie des maladies associées.
[en] Biting midges of the genus Culicoides (Diptera: Ceratopogonidae) are the biological vectors of many recently described pathogens in Northern Europe, including the Bluetongue and Schmallenberg viruses. These arboviral diseases have led to considerable economic loss in sheep and cattle livestock. However, many uncertainties remain regarding the distribution, biology, and ecology of these vectors. This research project had three main objectives. The first objective was to conduct an inventory of the different Culicoides species on different Belgian farms and on wetlands, using light traps. Many more Culicoides were caught in the vicinity of buildings than in meadows; this finding seemed to be influenced by the density of hosts near the trap and the opening of buildings. The Obsoletus complex was predominant inside buildings and in the meadows of farms; however, the meadows exhibited greater species diversity. The oligotrophic species C. impunctatus, a potential vector of several pathogens, was particularly abundant in peat bogs. The traps that were used herein enabled the identification of three species that have not previously been reported in Belgium, bringing the total number of Belgian species to 52. The second objective was to identify and characterize larval microhabitats of the main Belgian species of Culicoides, and to study the distribution of coprophilous species (C. chiopterus and C. dewulfi) in meadows. Ten Belgian cattle farms were monitored for two consecutive years, and sixteen substrates conducive to the larval development of these biting midges were identified. The most significant finding was that different types of silage residues (e.g., corn, grass, beet pulp, and their combinations) were favourable to the larvae of the two species that compose the Obsoletus complex. A larval microhabitat that is appropriate to these two species was also identified, for the first time, directly inside a barn: specifically, within the dried dung stuck to the barn walls and resulting from the partial removal of used litter. Therefore, Culicoides could complete their life cycle in the vicinity of the stables, which might explain the persistence of the virus from one year to the next despite harsh winters. Influences of the carbon-to-nitrogen ratio, lignin, insoluble fibre, magnesium, and calcium on the presence of larvae were also examined. The third objective was to study the feeding preferences of the species C. obsoletus. This species is prevalent on Belgian farms and has considerable medical and veterinary relevance. Behavioural analyses were performed under field and laboratory conditions, respectively through a flight tunnel containing potential hosts (human, calf, sheep and chicken) and a two-choice olfactometer containing volatile extracts of host skin. The field experiment revealed the preference of C. obsoletus females for large hosts, probably caused by greater emission of carbon dioxide. In contrast, these midges were more attracted to volatile organic compounds released from the skin surface of chicken and sheep during the laboratory experiment. This study contributed to improve the fundamental knowledge of Palaearctic species of the genus Culicoides, and highlighted promising avenues to control these biting midges. Knowledge of the breeding sites of Culicoides could thus allow substrates to be monitored and control or hygiene measures to be implemented, while preventing new sites from being created. A better understanding of the vector-host interactions may aid in developing new strategies to control adult midges, while improving understanding of the pathogen transmission cycle and the epidemiology of associated diseases.
Disciplines :
Entomology & pest control
Author, co-author :
Zimmer, Jean-Yves ;  Université de Liège - ULiège > Sciences agronomiques > Entomologie fonctionnelle et évolutive
Language :
French
Title :
Étude des Culicoides Latreille (Diptera: Ceratopogonidae) vecteurs d'agents pathogènes: état des lieux des espèces belges, de leurs micro-habitats larvaires et de leurs préférences trophiques
Alternative titles :
[en] Study of Culicoides Latreille (Diptera: Ceratopogonidae) pathogen vectors: an overview of Belgian species, their larval microhabitats, and their feeding preferences
Defense date :
29 April 2014
Number of pages :
248
Institution :
ULiège. GxABT - Liège Université. Gembloux Agro-Bio Tech
Degree :
Docteur en sciences agronomiques et ingénierie biologique
Promotor :
Haubruge, Eric  ;  Université de Liège - ULiège > GxABT : Services généraux du site > Site GxABT - Cabinet du Vice-recteur
Losson, Bertrand ;  Université de Liège - ULiège > Département des maladies infectieuses et parasitaires (DMI)
President :
Francis, Frédéric  ;  Université de Liège - ULiège > GxABT : Services généraux du site > Site GxABT - Relations internationales
Jury member :
Mahy, Grégory ;  Université de Liège - ULiège > Département GxABT > Biodiversité et Paysage
Beckers, Yves
Gilbert, Marius
Kirschvink, Nathalie
Available on ORBi :
since 02 April 2014

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