Faculté des sciences

Etude de l'impact de l'anthropisation sur l'écologie évolutive des vecteurs de la Maladie de Chagas, cas de trois communautés du Tapajós en Amazonie brésilienne

Quartier, Marion ; Betschart, Bruno (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2012 ; 2257.

Les perturbations anthropiques en Amazonie liées au déboisement de la fôret tropicale conduisent à une mosaïque de paysages constituée principalement de forêts secondaires, palmeraies, jachères et pâturages. Ces modifications favorisent la prolifération de grands palmiers héliophiles invasifs du genre Attalea, palmiers qui constituent l’écotope principal des espèces de... Plus

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    Résumé

    Les perturbations anthropiques en Amazonie liées au déboisement de la fôret tropicale conduisent à une mosaïque de paysages constituée principalement de forêts secondaires, palmeraies, jachères et pâturages. Ces modifications favorisent la prolifération de grands palmiers héliophiles invasifs du genre Attalea, palmiers qui constituent l’écotope principal des espèces de Rhodnius, punaises hématophages vectrices de Trypanosoma cruzi, l’agent étiologique de la maladie de Chagas ou trypanosomiase américaine en Amérique Latine. Cette étude a porté sur différentes unités de paysage de trois communautés rurales du moyen Tapajós (Amazonie brésilienne) ayant une époque d’installation différente sur le terrritoire (25-75 ans). Six unités de paysage ont été définies sur le terrain et appliquées via une classification supervisée à une image SPOT 5, afin d’obtenir une cartographie du risque environnemental associé à la présence de palmiers dans la région.

    Sur les cent trente trois palmiers disséqués appartenant aux trois espèces Attalea maripa, A. phalerata et A. speciosa, 73 (54.88%) étaient infestés par R. robustus (742 insectes récoltés). Des diminutions significatives de densité de triatomes ont été observées chez A. maripa, dans la communauté la plus récemment établie (Araipá) et dans les unités de paysage les plus anthropisées.

    L’infection des insectes par T. cruzi et T.rangeli a été examinée à l’aide de méthodes moléculaires (mini exon SL_IR and sno-RNA-C11). Respectivement 123 (16.57%) et 69 (9.3%) insectes dans 31 (23.3%) et 17 (13.82%) palmiers ont été identifiés positifs à T. cruzi et à T. rangeli. Aucune infection n’a été trouvée dans les insectes collectés à Araipá et aucune différence significative n’a été mise en évidence entre les différentes unités de paysage. Les souches de T. cruzi identifiées à l’aide de 4 marqueurs moléculaires (mini exon SL-IR, GPI, HSP60 et D7-24α-rRNA) appartiennent à la lignée TcId et 10 (8.13%) individus présentent une infection mixte TcI-TcII.

    Vingt espèces d’hôtes réparties en trois classes (mammifères, oiseaux, sauropsidés) ont été identifiées comme sources alimentaires à partir du repas sanguin contenu dans le tube digestif des insectes, à l’aide d’amorces cytochrome b, spécifiques de vertébrés. Quatre-vingts et un pourcent des repas détectés ont été effectués sur des mammifères, hôtes potentiels de T. cruzi dont Tamandua tetradactyla, source alimentaire principale. Cet hôte a été clairement identifié comme réservoir de T. rangeli ainsi que suggéré pour T. cruzi. L’analyse phylogénique réalisée à l’aide de séquences de cytochrome b démontre que les individus de Rhodnius identifiés dans la région du Tapajos appartiennent au clade II, ce qui correspond à une extension de l’aire précédemment décrite pour ce clade. L’utilisation du marqueur mitochondrial cytochrome b a permis de mettre en évidence une structuration phylogénétique (haplogroupes) non retrouvée à l’aide des marqueurs microsatellites. Ce résultat montre que l’histoire des gènes (génome mitochondrial) ne retrace pas l’histoire des individus (microsatellites, 10 locus). L’analyse de génétique des populations conduite à l’aide des deux types de marqueurs n’a pas révélé de structuration génétique au sein de la zone d’étude entre les communautés ou les unités de paysage.

    Cette étude met en évidence des flux géniques importants peu sensibles à la fragmentation du milieu, la dynamique d’invasion des palmiers assurant aux insectes une connectivité fonctionnelle entre les différentes unités de paysages et les communautés. La prédiction du risque environnemental lié à la situation du Tapajós va vers une augmentation du risque de transmission de la Maladie de Chagas dans cette région, du fait de l’abondance des palmiers, de leur forte connectivité, et de la présence de vecteurs et d’hôtes infectés circulant entre les différentes communautés et unités du paysage.
    Summary

    Anthropic disturbances from deforestation of Amazon tropical forest leads to a mosaic of landscapes composed of secondary vegetation (secondary forest, palm groves, fallows) and pasture. These changes result in the proliferation of invasive heliophilous palm trees of the family Attalea spp., the principal ecotope of Rhodnius species, bloodsucking bug vectors of Trypanosoma cruzi, the etiologic agent of Chagas disease in Latin America.

    The present study focuses on different landcover classes of three rural communities of the Tapajós watershed (Brazilian Amazon) with different settlement times (25-75 years). Six different land-cover classes were identified on the field and applied through supervised classification on a SPOT 5 image of the study area in order to cartography environmental risk associated to palm tree presence in the area.

    Three hundred and thirty palm trees of three species Attalea maripa, A. phalerata and A. speciosa were dissected of which 73 (54.88%) were infested with R. robustus (742 insects collected). The distribution of palm species varied in each community, A. maripa was the only species found in the most recently settled community (Araipá). Significant decreases in bug density were observed in A. maripa, in the community most recently established (Araipá) and in the two most anthropogenic landcover classes.

    Infection of insects by T. cruzi and T. rangeli was examined using molecular methods (mini exon SL_IR and sno-RNA-C11). Respectively, 123 (16.57%) and 69 (9.3%) insects in 31 (23.3%) and 17 (13.32%) palms were identified as positive for T. cruzi and T. rangeli. A lack of infection was detected in Araipá but no differences were observed between the different landcover classes. The strains of Trypanosoma cruzi were identified using four distinct molecular markers (mini-exon SL-IR, GPI, HSP60 and D7-24α-rRNA) as belonging to the lineage TCI specifically TcId and 10 (8.13%) individuals showed a mixed infection TCI-TCII.

    Twenty host species divided into three classes were identified (mammals, birds, reptiles) were identified as food source from blood meal from the bug gut with cytochrome b primers, specific for vertebrates (25.74% of meals). Eighty-one percent of meals were conducted on mammals, potential hosts of T. cruzi, especially on Tamandua tetradactyla, identified as the main food source. This host was clearly identified as a reservoir for T. rangeli and also suggested for T. cruzi.

    Phylogenetic analysis performed using cytochrome b sequences, identified Rhodnius individuals in the Tapajós region within clade II, which represent an extension of the range previously described for this clade. The use of the cytochrome b marker also revealed a phylogenetic structure (haplogroups) not found using microsatellite markers. This result showed that the history of the genes (mitochondrial genome) does not match the history of individuals (microsatellites, 10 loci). Population genetics analysis conducted using both markers did not reveal genetic structure within the study area between the communities or the land cover classes. The study revealed significant gene flow, which was not restricted by the fragmentation of the environment. The invasive dynamics of Attalea palm trees provide a functional connectivity for insects to move between the different landcover classes and communities.

    Due to the abundance of palm trees and their high connectivity, the presence of vectors and infected hosts moving between the different communities and landcover classes, the environmental risk constituted by Attalea palm tree presence of Chagas disease in Tapajós region will presumably continue to increase.