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Epidemiology of peste des petits ruminants virus in Ethiopia and molecular studies on virulence

Gopilo, Abraham (2005) Epidemiology of peste des petits ruminants virus in Ethiopia and molecular studies on virulence. (Epidémiologie de la peste des petits ruminants virus en Ethiopie et approches moléculaires de la virulence.)

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Abstract

La peste des petits ruminants (PPR) est une maladie infectieuse, contagieuse des petits ruminants domestiques ou sauvages. Elle se caractérise par une hyperthermie élevée (autour de 41°C), du jetage, des écoulements oculaires, une stomatite nécrosante, de la diarrhée profuse et généralement une forte mortalité. En Afrique, elle peut avoir différentes incidences cliniques sur les moutons ou les chèvres, depuis l'infection subclinique jusqu'à une infection aiguë létale. En Ethiopie, la PPR clinique est rarement décrite et l'étude de la circulation virale était jusqu'à présent peu développée. Dans ce travail, nous montrons la présence d'anticorps contre le virus de la PPR sur un grand nombre de moutons, chèvres, vaches et chameaux éthiopiens et nous confirmons la transmission naturelle du virus PPR chez ces animaux sans manifestation clinique détectable. Cette absence apparente de pathogénicité peut être liée à une résistance génétique particulière des races de petits ruminants présentes en Ethiopie ou à une variation de la virulence des souches de virus PPR. Afin d'étudier ce dernier point, nous avons entrepris des études in vitro sur des souches isolées en Ethiopie et dans différents pays en comparaison avec une souche vaccinale obtenue par atténuation par passages en série sur culture cellulaire et d'autres souches de morbillivirus. Dans un premier temps, nous avons testé la capacité du virus PPR à infecter différents systèmes cellulaires. Nous établissons que les cellules VERO (fibroblastes de rein de singe) et 293T (cellules épithéliales de rein humain) permettent la réplication du virus PPR comme celle du virus de la peste bovine. En revanche, les cellules B95a (cellules lymphoblastoïdes B de singe) ne multiplient que le virus de la peste bovine. La capacité d'une cellule à supporter la réplication du virus est de nature à influer son pouvoir pathogène et l'épidémiologie de la maladie. La différence de sensibilité des cellules au virus PPR peut être lié à l'affinité de la glycoprotéine d'enveloppe virale H pour son ou ses récepteurs cellulaires utilisés notamment par le virus de la peste bovine. Pour aborder cette question, nous avons entrepris des comparaisons de séquences au niveau de la protéine H du virus PPR, en lien avec ce qui a été déjà décrit sur d'autres morbillivirus. Pour compléter cette étude sur la virulence, nous avons séquencé les promoteurs de plusieurs souches de virus PPR et conduit une analyse des mutations pouvant jouer un rôle dans l'atténuation. En effet, les promoteurs viraux des morbillivirus déterminent la transcription des ARNm viraux et la réplication du génome viral : la modification de leur séquence peut donc affecter leur efficacité et influer sur la virulence de la souche concernée. Nous observons 7 mutations sur les promoteurs de la souche vaccinale du virus PPR en comparaison avec les autres souches virulentes. Certaines mutations sont retrouvées sur les autres morbillivirus, d'autres sont spécifiques du virus PPR. De cette approche moléculaire, nous déduisons également l'intérêt d'utiliser les séquences des promoteurs du virus, relativement très variables par rapport au reste du génome, pour mener des études de phylogéographie et de comparaison entre paramyxovirus. Le document de thèse a été organisé en 6 chapitres. Le premier concerne l'histoire naturelle de la PPR avec la description du virus, du génome, de l'épidémiologie, de la transmission, des symptômes, de la pathologie, de l'immunologie, du diagnostic, de la lutte contre la maladie et des aspects économiques en Afrique sub-saharienne. Le deuxième chapitre traite de la biologie comparative du virus PPR avec les autres morbillivirus. Le troisième chapitre concerne les travaux d'épidémiologie de la PPR effectués en Ethiopie. Le quatrième volet de ce travail reprend les études sur la spécificité cellulaire du virus PPR et la comparaison des séquences sur la protéine H. Le cinquième chapitre expose les analyses de séquence des promoteurs génomique et antigénomique du virus PPR. Enfin, la dernière partie comprend une discussion générale et des perspectives. ABSTRACT : Peste des petits ruminants (PPR) is an acute and highly contagious viral disease of small ruminants, which is characterised by high fever, ocular and nasal discharge, pneumonia, necrosis and ulceration of the mucuous membrane and inflammation of the gastro-intestinal tract leading to severe diarrhoea and high mortality. In Africa, goats are severely affected while sheep undergo a mild form or rarely suffer clinical disease. PPR is one of the most important economical diseases in Ethiopia. Clinical PPR is confirmed in Ethiopian goats, however, its circulation in other animals has never been described. In the present work, we showed that the antibody seroprevalence in camel, cattle, goat and sheep confirmed natural transmission in these animals without clinical disease. The apparent absence of pathogenicity in these animals may have been due to host resistance or loss of virulence of the virus strain. We have further investigated the latter point by in vitro studies on PPRV comparing strains from Ethiopia and other countries with the vaccine strain which has been attenuated after several cell culture passages. In a first approach, virulence of PPRV was monitored in cell culture system and the use of virus specific monoclonal antibodies enabled to detect differences in virulence between PPRV and RPV. Vero (primate origin) and 293T (human) cell lines supported virus replication permitting the in vitro growth of both PPRV and RPV. In contrast to RPV, B95a (marmoset B) cells infected with PPRV were non permissive. The capability of cells to support active virus replication, which may result in intercellular spread and induce damages in infected cells, has implications on the pathogenesis and epidemiology. Cellular receptors are major determinants of host range and tissue tropism of a virus. The difference in infectivity of PPRV and RPV may have depended on the H protein epitopes and their cellular receptors. Therefore, we decided to compare the amino acid epitope of H protein of PPRV with that of other morbilliviruses. As part of our investigation of virulence factors, we have sequenced and compared genome and antigenome promoters of a vaccine strain with field strains of PPRV. The promoters contain the polymerase binding sites to initiate and generate the positive-strand replication and transcription of mRNAs. Nucleotide base change differences between vaccine strain and field strains would provide molecular basis for attenuation. Alignment of the genome promoter sequences revealed seven nucleotide mutations at certain positions. Our finding on nucleotide mutation on PPRV are in agreement with the nucleotide changes in rinderpest virus and other morbillivirus promoter regions between vaccine strain and wild type virus. Certain mutations were specific to PPRV. The promoter sequences were clustered around the geographic origin of the viruses and were lineage specific. Phylogenetic analysis of PPRV promoters was used for PPR phylogeograhy, and for comparison with other paramyxoviruses. The thesis is divided in 6 chapters. The first chapter deals with the natural history of PPR including the virus, the genome, epidemiology, transmission, clinical signs, immunology, diagnosis, control and its economic cost in the low income subsistence farming systems in sub-Saharan Africa. The second chapter is about comparative biology of PPRV with regard to other groups of morbillivirus genus in the Paramyxoviridae family. The third chapter deals with field study and observations on epidemiology of PPR in Ethiopia. In chapter four, PPRV virulence was monitored in cell culture system and comparison of H protein epitopes. In chapter five, sequence analysis of genome and antigenome promoters of PPRV was described In chapter six, general discussion and recommendations were forwarded.

Department:Département d'Elevage et de Médecine Vétérinaire - EMVT (Montpellier, France)
Directeur de thèse:Picavet, Pierre Dominique
Uncontrolled Keywords:Epidémiologie – Ethiopie – Morbillivirus – Peste bovine – Phylogéographie – PPR – Promoteurs – Virulence. KEYWORDS : Epidemiology – Ethiopia – Pathogenicity – Peste des petits ruminants – Phylogeography – Promoter – Rinderpest - Virulence
Subjects:Agronomy > Animal sciences
Deposited On:22 February 2006

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