UNIVERSITEMONTPELLIERII
SCIENCESETTECHNIQUESDULANGUEDOC
THESE
pour obtenir le grade de
DOCTEURDEL’UNIVERSITEMONTPELLIERII
Discipline:Microbiologie,Parasitologie EcoleDoctorale:SIBAGHE
Présentée et soutenue publiquement
par Agnès WARET-SZKUTA Le 19 juillet 2011 Titre :
SurveillanceetcontrôledelaPestedesPetitsRuminants:apports
delamodélisation
JURYM. Alain MILON , Président de jury
M. Dirk BERKVENS , Rapporteur
M. Christian DUCROT , Rapporteur
M. Adama DIALLO , Examinateur
M. Serge MORAND , Directeur de thèse Mlle. Véronique CHEVALIER , Co-directeur de thèse
TITRE:SurveillanceetcontrôledelaPestedesPetitsRuminants:apportsdelamodélisation RESUME: La Peste des Petits Ruminants est une maladie contagieuse virale négligée affectant principalement les caprins et les ovins et qui continue son expansion malgré l’existencedemoyensdediagnosticetdevaccinsefficaces.Ledéveloppementd’approches épidémiologiquesetéconomiquesavecdesoutilsd’aideàladécisiontelsquelesmodèles sembleindispensabledanscecontextesionviseàl’améliorationdesasurveillanceetdeson contrôle,ainsiqu’àlamobilisationdesbailleurs.L’objectifdecetravailestd’yapporterune contribution originale dans un contexte africain où les données ne sont pas toujours disponibles ou faciles à collecter. Plusieurs approches de modélisation complémentaires sont abordées dont un modèle déterministe à compartiments (SEIR), un modèle de régressionlogistiqueetunmodèlebasésurlathéoriedesréseauxsociaux.Lapertinencede très hauts niveaux de vaccination et d’une surveillance active par sérologie telle qu’habituellementpréconiséedanslespaysdu‘Sud’,dontlessystèmesdeproductionsont les seuls véritablement menacés, est discutée. Dans le cas de l’Ethiopie, un système de surveillancepassifsyndromiqueestenvisagéavecuneconcentrationpossibledeseffortsde sensibilisation à la maladie au niveau des points de pâturages. Concernant la répartition temporelle et spatiale du niveau vaccinal à appliquer, la mise en place de ‘barrières’ vaccinales en lien avec la géographie du pays est suggérée comme pouvant optimiser la pratique actuelle de vaccination en urgence autour des foyers déclarés lorsque les ressources sont disponibles. L’intégration de l’écologie de la maladie et l’utilisation complémentaire aux modèles mathématiques de l’analyse phylogéographique offrent des perspectivesintéressantesmaisrestentencoreundéfi;lapriseencomptedecritèressocioͲ économiquesestparcontreuneprioritépourparfairenotreapproche.
MOTSͲCLES:PPR,Modélisation,Surveillance,Contrôle,Epidémiologie,SNA,Ethiopie
TITLE:PestedesPetitsRuminantssurveillanceandcontrol:Useofmodeling
SUMMARY: Peste des Petits Ruminants (PPR) is a neglected viral contagious disease of sheep and goats. It has a widespread distribution that continues to expand despite good diagnostictestsandvaccines.Consideringthisandwiththeaimtoimprovesurveillanceand control of the disease and to attract funding for this, it would be necessary to develop epidemiological and economic approaches including decision tools such as models. The objective of this work is to contribute to such improvements in an African context where dataarehardlyavailableorcollectingthemisachallenge.Variouscomplementarymodeling approachesarereportedamongwhichacompartmentalmodel(SEIR),alogisticmodelanda modelbasedonsocialnetworktheory.Therelevanceofveryhighvaccinationlevelsandof active surveillance based on serology as usually recommended worldwide is discussed for developing countries which are the only ones truly threatened by PPR. In the case of Ethiopia, a passive syndromic surveillance system is being considered, enhancing disease awareness at grazing points. Regarding the spatial and temporal distribution of the vaccinationleveltobeadministered,ringvaccinationmakingthebestuseofthecountry’s topography is suggested to enhance effectiveness of the actual practice that consists of outbreakemergencyvaccinationwhenresourcesareavailable.Includingtheecologyofthe disease and linking phylogeographical analysis to the existing mathematical models offers interesting perspectives but remains a challenge. However, taking into account socioͲ economiccriteriashouldbeaprioritytofineͲtuneourapproach.
KEYͲWORDS:PPR,Modeling,Surveillance,Control,Epidemiology,SNA,Ethiopia
Remerciements
A Serge Morand, directeur de cette thèse pour son soutien infaillible quelque soit le projet, ses précieuxconseilsscientifiquesetpersonnels. AVéroniqueChevalierpouravoiracceptéd’êtrecoͲdirecteurdethèse. AAlainMilond’avoiracceptédeprésidercejury.
A Dirk Berkvens et Christian Ducrot de me faire l’honneur d’être rapporteurs pour cette thèse et AdamaDiallodefairepartiedujury. AFrançoisRogersansquicemanuscritneseraitpascequ’ilest.Mercidem’apportertonexcellence scientifique.Merciaussidetaclairvoyance,delaconfianceetdelalibertéquetuassum’accorder. AGenevièveLibeaupoursesremarquespertinentesaucoursdecestravaux. AGuyͲPierreMartineau,JeanͲLucGuérin,StéphaneBertagnoli,messupers‘coachs’del’ENVT. AFlavie,Aurélie,Mathildepournosdiscussionsconstructivesetnosfranchesrigolades. Al’équipeAGIRsmaisplusparticulièrementàMarie,magiciennedelacartographie.
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INTRODUCTION____________________________________________________________________________5 I.CONTEXTETHEORIQUEETOBJECTIFSDELATHESE ______________________________________________8 I.1LAPESTEDESPETITSRUMINANTS:UNEMALADIEAFORTIMPACTENEXPANSION___________________9 I.1.1.Définition,étiologie,clinique_________________________________________________________9 I.1.2.HistoirenaturelledelaPPR _________________________________________________________10 I.1.3.Déterminants ____________________________________________________________________15 I.1.4.Epidémiologiethéorique:modèles ___________________________________________________19 I.1.5.Impactéconomiquedelamaladie____________________________________________________19 I.1.6.LesproblématiquesassociéesàlasurveillanceetaucontrôledelaPPRenAfrique _____________21 I.2.OBJECTIFS,PLANETRESULTATSATTENDUSDELATHESE_______________________________________21 I.2.1.Objectifs ________________________________________________________________________21 I.2.2.Planetrésultatsattendus __________________________________________________________22 II.1.MODELESDETERMINISTESACOMPARTIMENTS(SEIR)________________________________________24 II.2.MODELESTATISTIQUEDEREGRESSIONLOGISTIQUE__________________________________________26 II.3.LAMODELISATIONDESRESEAUXSOCIAUX:‘SOCIALNETWORKANALYSIS’(SNA)__________________29 III.APPLICATIONS__________________________________________________________________________30 III.1:ARTICLE1:WARETͲSZKUTAA.,COLLINSL.M.,MARTINEZM.,LIBEAUG.,PFEIFFERD.U.,ROGERF.PESTE DESPETITSRUMINANTSMODELLINGFORDISEASECONTROLDECISIONSUPPORT.TRANSBOUNDARYAND EMERGINGDISEASES,SOUMIS. ______________________________________________________________30 III.2.ARTICLE2:WARETͲSZKUTAA.,ROGERF.,CHAVERNACD.,YIGEZUL.,LIBEAUG.,PFEIFFERD.U.,GUITIAN J.PESTEDESPETITSRUMINANTS(PPR)INETHIOPIA:ANALYSISOFANATIONALSEROLOGICALSURVEY.BMC VETERINARYRESEARCH2008,4:34___________________________________________________________30 III.3.ARTICLE3:A.WARETͲSZKUTA,A.ORTIZͲPELAEZ,D.U.PFEIFFER,F.ROGERANDF.J.GUITIANHERD CONTACTSTRUCTUREBASEDONSHAREDUSEOFWATERANDGRAZINGPOINTSINTHEHIGHLANDSOF ETHIOPIA.EPIDEMIOLOGYANDINFECTION2010,20:1Ͳ11.________________________________________30 IV.DISCUSSION ___________________________________________________________________________31 IV.1.APPORTETCOMPLEMENTARITEDESMODELES_____________________________________________31 IV.2.DEVELOPPEMENTSCOMPLEMENTAIRESINDUITS____________________________________________34 IV.3.PERSPECTIVES________________________________________________________________________38 CONCLUSION_____________________________________________________________________________43 BIBLIOGRAPHIE ___________________________________________________________________________44
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3 ANNEXES ________________________________________________________________________________56 ANNEXE1:ORTIZͲPELAEZA.,GUITIANJ.,YRJOͲKOSKINENA.,BEYENED.,ASHENAFIG.,ROGERF.,WARETͲ SZKUTAA.EXPLAININGTHECONTACTNETWORKOFSMALLRUMINANTFARMERSVIALIVESTOCKMARKETS INTHEETHIOPIANHIGHLANDS.TOBESUBMITTEDTOTHEJRSOCINTERFACE________________________56 ANNEXE2:CARTESDUNOMBREDEFOYERSDEPPRDECLARESAL’OIEPARPAYSETPARANENAFRIQUE ENTRE1996ET2011 _______________________________________________________________________56
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LaPestedesPetitsRuminants(PPR)estunemaladiecontagieuseaffectantprincipalement lescaprinsetlesovins.ElleestdueàunvirusdelafamilledesParamyxoviridae.Malgréune première description en 1942 en Côté d’Ivoire, il est probable que la maladie ait été présentebienavant,étantdifficileàdistinguerdelaPesteBovineouconfondueavecdes pathologiespulmonairesdesurinfectionsbactériennes(Tayloretal.,2002).Maladiesévèreà disséminationrapide,elleestaujourd’huireconnuecommeresponsabledepertesàtravers la plupart des pays de l’Afrique subͲsaharienne au nord de l’équateur, dans la péninsule arabique,enIndeetdansbeaucoupd’autrespaysenAsie(LefèvreandDiallo,1990;Shaila etal.,1996;Diallo,2003;Gopilo,2005;Kwiateketal.,2007).Malgrél’existencedemoyens dediagnosticetdemoyensdecontrôleefficaces(vaccinavecprotectionpendanttoutela vieéconomiquedel’animal),lamaladiecontinuesonexpansionetmenacelessystèmesde production de petits ruminants particulièrement importants dans les pays en voie de développementdontunepartiedel’Afrique,constituantledangerleplusimportantpourla surviedespetitséleveurs(Empres,2009).
Le développement d’approches épidémiologiques et économiques quantitatives avec notammentdesoutilsd’aideàladécisiontelsquelesmodèlessembleindispensabledansce contextepourl’améliorationducontrôledelaPPRetlamobilisationdesbailleurs.Ilenest demêmepourl’améliorationdelasurveillanceétroitementliéeàcelleducontrôle.
Lasurveillanceseradéfinieicicommelacollectioncontinueetsystématiqued’informations utiles concernant unemaladie, une infectionou le bienͲêtre dans une population animale déterminée, intégrée avec la communication à temps de résultats intéressants aux personnesconcernéesycomprislesresponsablesdesmesuresdecontrôleetdeprévention (Stärk et al., 2002; Thurmond, 2003). La rationalité de la surveillance de la PPR est de rapidementdétecterdenouveauxfoyersͲunedétectionprécocepermettantuneprisede décision plus efficace (réaction rapide) Ͳ de révéler des changements d’incidence ou de prévalencedelamaladiedansleszonesinfectéesetvaccinéesetdecertifierl’absencede maladie. Il apparait essentiel de renforcer et de continuer de développer les systèmes de surveillancedanslespaysetrégionsaffectésparlaPPRouàrisqueaccrudelamaladieetde
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déterminerdesstratégiesdecontrôleoptimumpourdévelopperunemeilleuregestiondu risque.
L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution originale à ces problématiques en intégrantdesétudesépidémiologiquesetdesapprochesdemodélisationdansuncontexte africainoùlesdonnéesnesontpastoujoursdisponiblesoufacilesàcollecter.Lavalorisation desinformationsdisponiblespermetdesimulerlatransmissiondelamaladieentreespèces réceptives et l’effet de différents schémas de vaccination, d’évaluer la probabilité d’occurrence spatiale de la maladie dans un grand pays d’élevage, l’Ethiopie, avec les facteursderisqueassociés,etenfindedéterminerdespointsdecontactentreanimauxet troupeauxàconsidérerpourmieuxciblerlasurveillanceetlalutte.
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Figure 1: Arbre phylogénétique des morbillivirus (Source: Mahapatra et al., 2003).La taille des branches est proportionnelle aux distances génétiques selon l’échelle indiquée – l’échelle de 0,1 indique 0,1 substitution nucléotidique par site. Légende:MV:measlesvirus(rougeole),RPV:rinderpestvirus(pestebovine),DMV:dolphinmorbillivirus(morbillivirusdudauphin),PDV: phocin distemper virus (morbillivirus du phoque), CDV: canine distemper virus (maladie de Carré), PPRV: virus de la peste des petits ruminants.
Figure2:CartedeladistributiondesdifférenteslignéesdePPRV(Source:adaptéedeBanyardetal.,2010)
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I.1LAPESTEDESPETITSRUMINANTS:UNEMALADIEAFORTIMPACT
ENEXPANSION
I.1.1.Définition,étiologie,clinique
La PPR estcausée par le virus PPRV. Ce virus appartientau groupe des Morbillivirus de la familledesParamyxoviridae(Gibbsetal.,1979;Saliki,1998).Ilestétroitementassociéau virusdelapestebovinedesbufflesetdubétail(RPV),levirusdelarougeolehumaine(MV), le virus de la maladie de Carré des chiens et de certains carnivores sauvages (CDV) et de Morbillivirus de mammifères marins (PDV, DMV) (Barrett et al., 1993; Jones et al., 1993; Scott,1981;Yayehrad,1997)(Figure1).Unedesprincipalescaractéristiquesdecesvirusest la sévère immunosuppression transitoire qu’ils induisent chez leurs hôtes respectifs, favorisantainsidesinfectionsparasitairesetbactériennessecondairescommedanslecasdu PPRVparexemple(Adombietal.,2011;Abubakaretal.,2011).Contrairementauvirusdela rougeole on ne dispose pas d’information sur la période d’origine du PPRV et sur son éventuel dichotomie du virus de la peste bovine qui pourrait s’être adapté aux petits ruminants(Furuseetal.,2010;Libeau,communicationpersonnelle).
Il n’y a pas de variation notable dans la pathogénicité du virus (Taylor, 1984). Certaines souchesmontrentdelégèresvariationsdansleschémademigrationparélectrophorèsede leursprotéinesmaissansrelationaveclapathogénicitéquileurestassociée(DialloA.etal., 1987). Des éléments récents suggèrent néanmoins une évolution de pathogénicité qui pourraitpeutͲêtreêtreassociéeàl’apparitiondenouvellessouches(Khalafallaetal.,2010). Ondistingueactuellementquatregroupes(Figure2).LalignéeIenAfriquedel’Ouestqui regroupe les isolats des années 70et d’autres plus récents d’Afrique Centrale; la lignée II aveclesisolatsdeCôted’Ivoire,deGuinéeetduBurkina,lalignéeIIIenAfriquedel’Est,au Soudan,YémenetenOmanetenfinlalignéeIVquiinclutlesvirusisolésdesfoyersrécents dans la péninsule arabique, le moyen orient, l’Asie du sud et récemment de certains
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territoires africains (Banyard et al., 2010; Kwiatek et al., 2011). Il n’y a pas d’élément aujourd’huidefiliationdeslignéeslesunesparrapportauxautres,lesvoiesdemigration des animaux d’Est en Ouest pouvant cependant laisser suggérer que les lignées africaines dériveraientdelalignéeasiatique(Libeau,communicationpersonnelle).
La PPR est une maladie sévère à dissémination rapide sur les petits ruminants. Elle est caractérisée, pour les formes aigües, par l’apparition soudaine de dépression, de fièvre, d’écoulement nasal et oculaire, d’une diarrhée nauséabonde et de la mort. C’est une maladie de l’ex liste A de l’Organisation Mondiale de la Santé Animale (OIE) (Lefevre and Diallo,1990;AgricultureandResourceManagementCouncilofAustraliaandNewZealand, 1996),désormaisinclusedanslegroupedesmaladiesanimalesimportantesdupointdevue économique et devant être notifiée. La durée de la maladie est de 5Ͳ10 jours avec une périoded’incubationde3à5jours(LefevreandDiallo,1990;Braide,1981;Taylor,1984; Diallo,2004)allantmêmejusqu’à10jours(OIE,2005)pendantlaquellelesanimauxpeuvent transmettrelamaladie(Saliki,1998).Lestauxdemorbiditépeuventvarierde10à80%etles tauxdemortalitéde0à90%(Akakpoetal.,1996;Nandaetal.,1996;RossiterandTaylor, 1994;Wakwaya,1997;Diallo,2003;OIE,2005;Tesfaye,2005).
Le diagnostic de laboratoire est indispensable pour établir un diagnostic de certitude. De nombreuses techniques sont décrites pour la détection de l’antigène, l’isolement et l’identificationduvirus,ladétectiondel’acideribonucléique(ARN)viralouenfincelledes anticorps(Banyardetal.,2010).
I.1.2.HistoirenaturelledelaPPR Espècesréceptivesetsensibles
Si les moutons et les chèvres sont réceptifs, les chèvres sont considérées comme plus sensibles,d’unepartparcequedansdenombreuxrapportslamaladien’estmentionnéeque sur les chèvres, et d’autre part parce que les chèvres sont souvent atteintes sans que les moutonsvivantàproximitélesoient(LefèvreetDiallo,1990;Diallo,2003;Chauhanetal., 2009; Roeder et al., 1994; Singh et al., 2004; Taylor and Abegunde, 1979; Wang et al., 2009;Abubakaretal.,2011).Cependant,ilaétésignalédescasdePPRoùlesmoutonsont payédelourdstributsparrapportauxchèvresnotammentenAsie,enEthiopiemaisaussi
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plusrécemmentauMaroc(Abrahametal.,2005;Directiondel’élevageauMaroc,2008). Des foyers où seuls les moutons étaient atteints ont aussi été rapportés (Yesilbag et al., 2005; Roger, communication personnelle). La race et l’âge jouent aussi un rôle prépondérantdanslasensibilitéauvirus,lesjeunesde4Ͳ12moisétantplussensibles(Diallo, 2003;OIE,2005;Diopetal.,2005;Gopilo,2005).
Lerôledelafaunesauvagedansl’épidémiologiedelaPPRn’estpasétabli(Banyardetal., 2010).Cerôlesemblepourtantimportantmêmesiaucuncasn’aencoreétéobservésurle terrain. Un foyer de PPR a été décrit sur des gazelles et des daims d’un parc zoologique (Furleyetal.,1987),ainsiquesurd’autrespetitsruminantssauvagescommedesmoutons de Laristan, des gazelles Dorcas, des gazelles gemboks, des gazelles de Thomson, des bouquetins de Nubie (Diallo, 2003; Abu Elzein, 2004), des céphalophes de Grimm (Ogunsanmietal.,2003)etdesimpalas(Kinneetal.,2010).
Lesgrandsruminants,lesvaches,lesbuffles(Bubalusbubalis,Synceruscaffer)etlesporcs peuventêtreinfectés(productiond’anticorps)maisilyapeuvoireaucuneévidencedela maladieassociéeàcetteinfection(Govindarajanetal.,1997;CouacyͲHymannetal.,2005). Lerôlejouéparlesbovinsdanslacirculationduvirusresteencoreimprécis(Saliki,1998). Quand on inocule le virus au bétail, il développe une hyperthermie transitoire qui passe souventinaperçue,suivied’uneséroconversionquiluiprocureunesolideprotectioncontre une exposition au virus de la peste bovine (Hamdy et al., 1976). Considérant l’effet immunosuppressifduPPRVcommed’autresMorbillivirus,ilseraitpossiblequ’enfonctionde l’âge ou du statut physique de l’animal hôte, le virus surpasse occasionnellement la résistance innée des grands ruminants et induise des signes cliniques similaires à la peste bovine.Sicettehypothèseestvérifiéecelaconstitueunrisquesérieuxpourlebétaillocalisé dansleszonesendémiquesdePPRquin’estplusvaccinéparlevaccinpestebovineetdonc indirectementprotégé,comptetenudescontraintesimposéesparl’avancéemondialevers l’éradicationimminentedecettemaladie(Dialloetal.,2007).
Les dromadaires apparaissent réceptifs (Abraham et al., 2005; Abubakar et al., 2008; Albayrak and Gür, 2010, El Amin and Hassan, 1998; Haroun et al., 2002) et sensibles à la maladie(Rogeretal.,2000,2001).Lerôlepossibledesdromadairesdanslatransmissiondu PPRV aux petits ruminants a été suggéré en Ethiopie (Roger et al., 2001) puis en Arabie
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Saoudite(ElͲHakim,2006).DerécentesenquêtesauSoudann’ontpaspermisdeconfirmer ouinfirmercettepossibilitédetransmission(Khalafallaetal.,2010).
La classification des hôtes en catégories telles que définies en écologie de réservoir, de ‘spillover’ ou d’aberrant peut aider à une meilleure description des dynamiques de l’infection au sein d’un pathoͲsystème (Morrisand Jackson, 2005). La séparation entre les différentstypesd’hôtesn’estpasfixeetuneespècehôtepeutchangerdecatégoriesuiteà unchangementdestructuregénétiqueduvirusouunchangementd’écologiedel’hôte.Un hôte réservoir est un hôte qui maintient l’infection et ne contracte généralement pas la maladie ou bien dont les signes cliniques sont peu sévères ou enfin dont seul les jeunes animaux sont atteints cliniquement alors que les adultes sont immuns ou infectés de manièresubͲclinique.C’estlecasdesmoutonsetdeschèvrespourlaPPR,peutͲêtrecelui des dromadaires. Les connaissances actuelles appellent cependant à la prudence pour beaucoupd’espècesdanslecasdelaPPRetnotammentpourlesdromadaires.Eneffet,les dromadaires pourraient tout aussi bien être des hôtes ‘spillover’. Un hôte ‘spillover’ est sensible à l’infection et excrète l’agent pathogène pouvant ainsi transmettre l’infection à d’autreshôtes.Cependant,ilnepeutmaintenirl’infectionauseindesonespècesurlelong termesaufs’ilyaunapportconstantouintermittentd’infectiondepuisunhôteréservoir (Morris and Pfeiffer, 1995; Corner, 2006). Ainsi, si les échanges infectieux avec les hôtes réservoirssontéliminés,l’infections’éteindraàplusoumoinslongtermeauseindeshôtes ‘spillover’.Certainesespècesdelafaunesauvageoulesbovinspourraientaussifairepartie decettecatégoriebienquecesdernierssemblentplutôtappartenirauxhôtesaberrants.Les hôtesaberrantsnesontinfectésquerarement,exprimentgénéralementdessignescliniques sévèresetn’excrètentgénéralementpasassezdeviruspourletransmettreàd’autreshôtes. Ilsn’ontdoncpasunegrandeimportancedanslecycleépidémiologiquedelamaladiemais peuventêtresévèrementatteints. Voiesdetransmission:directesvs.indirectes LaPPRsetransmetprincipalementparcontactdirectétroit(Braide,1981;OIE,2005;Saliki, 1998),levirusestexcrétédanslessécrétionsoculaireetnasaleainsiquedanslesfécèsdes
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animauxmalades(Bundzaetal.,1988,Ezeibeetal.,2008).Levirusfutaussiretrouvédansla saliveetl’urine.
Latransmissionindirectesembleêtredifficilecomptetenudelafaiblerésistanceduvirus dans l’environnement et sa sensibilité aux solvants lipidiques (Lefèvre and Diallo, 1990; Diallo,2003).Iln’existeaucunstadedeporteurchronique(Saliki,1998;Diallo,2004;OIE, 2005;Gopilo,2005). PatternsspatioͲtemporels LaPPRfutdécriteaudépartenAfriquedel’Ouest(GargadennecandLalanne,1942),maisla maladieestaujourd’huireconnuecommeresponsabledemortalitéetdemorbiditéàtravers la plupart des pays de l’Afrique subͲsaharienne au nord de l’équateur, dans la péninsule arabique,enIndeetdansbeaucoupd’autrespaysenAsie(LefèvreandDiallo,1990;Shaila etal.,1996;Diallo,2003;Gopilo,2005;Kwiateketal.,2007)(Figure2).Levirusfutisoléau Sénégal,enCôted’Ivoire,enGuinée(Shailaetal.,1996),auNigéria(TaylorandAbugunde, 1979;ElͲYugudaetal.2010;Ibuetal.,2008),auBurkina(Sowetal.,2008)maisaussiau Ghana(Banyardetal.,2010).EnAfriquedel’Est,laPPRestconsidéréecommeendémique, confirméparladétectiond’anticorpscontrelePPRVauKenya(1999et2009)etenOuganda (2005 et 2007)(Banyard et al., 2010). Le virus fut isolé au Soudan (Elhag Ali and Taylor, 1984;Saeedetal.,2010)etrécemmentenTanzanie(2010)aprèsquesatransmissionsurle terrainaitétéconfirmée(Swaietal.,2009).Dessérologiespositivesontétérapportéesen Afrique Centrale: République Centrafricaine (1999, 2005 et 2006), Congo (2006), Tchad (1999et2006),Cameroun(2009)etGabon(2007)(Banyardetal.,2010).EnAfriqueduNord lePPRVavaitétédétectéhistoriquementenEgyptesuivid’unerésurgenceduvirusen2006 jusqu’à ce que d’importants foyers se déclarent au Maroc en 2008 et que des évidences sérologiquesd’infectionsoientrapportéesenTunisie(AyariͲFakhfakhetal.,2010)suggérant que le virus puisse être présent dans d’autres régions nord africaines. En Asie, des foyers furentsignalésenTurquie(Ozkuletal.,2002;Yesilbagetal.,2005;Tufan,2006;Kuletal., 2007;AlbayrakandAlkan,2009)etenArabieSaoudite(AbuElzeinetal.,1990;Housawiet al., 2004; Al Dubaib 2008, 2009; Abu Elzein et al., 2004; El Rahim et al., 2005). Des séroprévalences furent rapportées en Jordanie (AlͲMajali et al. 2008), au Liban (Attieh,
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2007);levirusisoléauxEmiratsArabesUnis(Kinneetal.,2010)etauQatar(Banyardetal., 2010).LeviruscirculeaussiauYémen,auPakistan(Mahmoodetal.,2009;Durranietal., 2010;Zahuretal,2009)etestendémiqueenInde(Shailaetal.,1989;Dharetal.,2002; Kataria et al., 2007; Saha et al., 2005; Chavran et al., 2009; Santhosh et al., 2009; Raghavendraetal.,2008).AuMoyenOrientdesfoyerssontrégulièrementidentifiésenIraq (Barhoometal.,2010)etenIran(Abdollapouretal.,2006).LarécentedétectionduPPRVau Proche Orient a surligné son potentiel de diffusion dans des régions qui n’avaient pas été touchéesjusquelà,avecuneprésenceauTadjiskistan(Kwiateketal.,2007)etauKazakhstan (Lundervoldetal.,2004).EnChinederécentsfoyersontétédéclarésauTibetenjuillet2007 (Wang et al., 2009) suggérant que le virus puisse être présent de manière beaucoup plus étenduequel’onnecroit.AinsiilestpossiblequelePPRVaitdiffusédansbeaucoupd’autres paysvoisinsmaisqu’ilpasseinaperçuparméconnaissancedespopulationslocalesou soit confondu avec d’autres maladies aux manifestations cliniques similaires (Banyard et al., 2010).Lefaibleeffectifdepetitsruminantsainsiqueleurfaibleimportanceéconomiqueet culturelle dans la plupart des pays d’Asie du sudͲest pourraient aussi expliquer que la maladien’yaitétérapportéequ’unefois.
EngénérallaPPRsévitsousformedefoyersépizootiquescycliquesetsaisonniers(Figure3). EnAfriqueonauneaugmentationdunombredefoyersdurantlasaisonfroide,audébutde la saison des pluies. Différentes hypothèses sont avancées pour expliquer ce caractère saisonnier:
- Pendant la saison froide le temps de survie du virus est probablement plus long (surtout pendant la nuit) et les possibilités de contamination d’un grand nombre d’animaux sont plus importantes. Par ailleurs le froid constitue un stress pour les animauxetunediminutiondeleurrésistance.
- Les précipitations du début de saison des pluies peuventaussi constituer un stress pour les animaux qui, déjà affaiblis par une longue période de sécheresse (peu de nourriture),voientleurrésistancediminuée.
- Al’approchedecertainesfêtesreligieuseslecommercedecesanimauxs’intensifieet leurs attroupements extrêmement importants sur les marchés constituent des
15 conditionsidéalesdetransmissionduvirus.Lessujetscontaminésàcemomentvont propagerl’infectionauxtroupeauxdanslesquelsilsserontnouvellementintroduits enattendantlesacrifice. <s.s.><ͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲsaisondespluiesͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲͲ><saisonsèche(s.s.)> Figure3:Alluresaisonnièredelamaladiedanslesendroitsoùelleestendémique(Source: Gopilo,2005):Nombredefoyersdemaladieenfonctiondesmoisdel’année. Outresoncaractèresaisonnieronconstatequ’elleévoluesousunmodecyclique(3ansen moyenne).Cecis’expliqueparlefaitquelesanimauxayantsurvécuàlaPPRsontprotégésà vie.Cetteimmunitéacquiseestsolideparrapportàuneréinfectionéventuelle.Laduréede cetteprotectionn’estpasétabliemaisils’agitsansdoutedelavieéconomiqueentièrede l’animal. De ce fait, le troupeau ne peut connaître une nouvelle épizootie qu’après le renouvellement des individus qui le composent. Or 90 à 100% des petits ruminants sont remplacés en 3 ans, ce qui entraîne la constitution de troupeaux d’animaux sensibles, situationànouveaufavorableàl’apparitiondelamaladie(Diallo,2003;Saliki,1998).
I.1.3.Déterminants Facteursderisque
En l’absence d’étude épidémiologique analytique de la PPR, un ensemble de facteurs de risquepotentiels,d’aprèslalittérature,estprésentédansleTableau1.
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Facteursprotecteursetcontrôle
Il n’y a pas de traitement spécifique pour les animaux atteints. Certains auteurs ont préconisé l’administration de sérum antiͲPPR ou d’antibiotiques ou encore de traitements antiͲdiarrhéiques. Mais de tels traitements n’ont sans doute pas beaucoup d’intérêt en pratiquedanslesconditionsdeterraincomptetenudesprixd’unindividumoutonouchèvre (Diallo,2004).
Touslesmoutonsetleschèvresd’untroupeauatteintdevraientêtreplacésenquarantaine jusqu’àaumoinsunmoisaprèslederniercasclinique(Diallo,2004).Lesmouvementsdes animaux doivent être strictement contrôlés dans la zone de l’infection (Agriculture and ResourceManagementCouncilofAustraliaandNewZealand,1996).
Malheureusementtoutescesmesuressanitairessontdifficilesàmaintenirdanstouslespays oùlaPPRestendémique(Tesfaye,2005;Singhetal.,2009).
Pendantlongtempslavaccinationfutpratiquéeàl’aided’unvaccinhétérologuepréparéà l’aide du virus atténué contre la peste bovine profitant de la protection croisée entre les deuxmorbillivirusdueàunecommunautéantigéniqueétroite(CouacyͲHymannetal.,1995). Ilaétéprouvéqu’ilapportaituneprotectionpouraumoins1anetprobablementpourlavie économique des animaux vaccinés (Patout, 1995). Dans le cadre des programmes d’éradicationdelapestebovine,etpournepasgênerlesdépistagessérologiquesdecette maladie chez tous les animaux sensibles au virus bovipestique, l’utilisation de ce vaccin hétérologue est interdite. En Inde trois vaccins vivants atténués sont autorisés: Sungri 96, Arasur87etCoimbatore97(Saravananetal.,2010).EnAfrique,c’estlevaccinhomologue développéen1989(FAO,1997),atténuéparpassageensériesurlescellulesVEROquiest utiliséàladosede102,5DICT
50devirusparanimaleninjectionsousͲcutanée(Dialloetal., 1989;Martrenchar,1999;Diallo,2003).IlprocureuneimmunitéàviecontrelaPPRchezles animaux inoculés et peut protéger les chèvres contre une contamination par un virus virulent de peste bovine (CouacyͲHymann et al., 1995). Son innocuité sur les chèvres gestantesquelquesoitlestadedelagestationaaussiétéprouvée.Enoutredesanticorps antiͲPPR colostraux ont été retrouvés chez des chevreaux jusqu’à l’âge de 3 mois (FAO, 1997).
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Sa faible thermostabilité peut cependant en limiter l’efficacité. D’autre part, les animaux ayantreçucevaccinnepeuventpasêtredifférenciéssérologiquementd’animauxinfectés (Dialloetal.,2007).Denouveauxvaccins,marquésoubaséssurdesvecteursthermostables sontactuellementdéveloppés(Dialloetal.,2007;Banyardetal.,2010).PourlavalencePPR undesvecteursexpérimentésestlevirusvaccinalcapripox.Trèsefficaceilafaitlapreuvede son pouvoir protecteur à la fois contre la variole caprine et la PPR (Berhe et al., 2003; Chaudhary et al., 2009; Chen et al., 2010). La voie d’administration orale est également étudiée grâce à des vecteurs à tropisme digestif, elle faciliterait l’administration du vaccin PPRàlafaunesauvage(Libeauetal.,2002).
1 8 T a b le a u 1 : F a ct e u rs d e ri sq u e p o te n ti e ls d e la P P R F a ct e u rs d e r is q u e Lo ca li sa ti o n d e l’ o b se rv at io n R é fé re n ce s In div id u E sp è ce A fr ique , T ur qui e , In d e , P a k is ta n R o e d e r e t al ., 1994; D ia ll o , 2000 ; O zk u l e t al ., 200 2 ; S ing h e t al ., 2004 ; F A O , 1999 ; T a y lo r e t al ., 2005 ; Le fe v re e t al ., 1990 ; S o w e t al ., 2008 ; A b ra h a m e t al ., 2005 ; A wa e t al ., 2002 ; A b u b a k a r e t al ., 2011 R a ce Ir a n, N ig e ri a , K a za k h st a n B a za rg h a n i e t a l. , 2006; O d o , 200 3 ; Lu n d e rv o ld e t al ., 2004 A g e P a k is ta n , M a li , B u rk in a F a so A b u b a k a r e t al ., 2009; T o u n k a ra e t al ., 1996; S o w e t al ., 2008 S e xe P a k is ta n A b u b a k a r e t al ., 2009 Cli ma t S a is o n P a k is ta n , In d e , A fr iq u e A b u b a k a r e t al ., 2009, S ing h e t al ., 2004 ; T a y lo r, 1 9 8 4 ; O d o , 2003 Ma rch és/ Co mm erc e/Vol s Im p o rt a ti o n d e p e ti ts r u m in an ts (l é g a le / il lé g a le ) A ra b ie S a o u d it e , T u rq u ie A l D u b ai b , 2009 ; O zk u l e t al ., 20 02, A l N a e e m e t al ., 2000 M o u v e m e n ts d ’a n im a u x e n tr e p a y s v o is in s S o u d a n , T u rq u ie , In d e , C h in e O sm a n e t al ., 2009; O zk u l e t al ., 2002 ; S ing h e t a l. , 2004 ; W a n g e t al ., 2009. M a rc h é s d ’a n im a u x v iv a n ts Jo rd a n ie , In d e , C a m e ro u n A l M a ja li e t al ., 2 008 ; S h a n k a r e t al ., 1988; M a rt ren ch a r e t al ., 1995 P é ri o d e s fe st iv e s (m o u v e m e n ts d ’a n im a u x) G h a n a B o n n iw e ll , 1980 C om p or te m e n ts t ra d it io n n e ls e t co m m e rc ia u x Ir a n B a za rg h a n i e t a l. , 2006 V o ls d ’a n im a u x K e n y a B e tt e t al ., 2009 P a rt a g e d e p o in ts d ’e a u o u d e p a tu râ g e R e g io n s e n tr e 4 0° d e la ti tu d e n o rd e t su d Le fe v re e t al ., 2003 Sy stè me sde pr od uct io n Pa st o ra li sm e e t p â tu ra g e n o m a d iq u e M é la n g e d ’a n im a u x lo ca u x e t d ’a n im a u x tr a n sh u m a n ts P a k is ta n , In d e , K e n y a A b u b a k a r e t a l, 2009; B e tt e t al ., 2009 ; S ing h R P e t a l, 2004 ; S h a n k a r e t al ., 1998; N a n d a e t al ., 1996 ; A b u b a k a r e t a l, 2011 G ra n d s tr o u p e a u x/ fo rt e d e n si té Jo rd a n ie , T ur qui e , P a k is ta n A l M a ja li e t al ., 2 008; O zk u l e t al ., 2002; K h a n e t a l. , 2008 In tr o d u ct io n d ’a n im a u x a che té s a u m ar ch é P a k is ta n , In d e A b u b a k a r e t al ., 2009; S ing h e t al ., 2004 ; A b u b a k a r e t al ., 2011 E le v a g e m ix te (m o u to n s e t ch è vr e s) Jo rd a n ie , A fr iq u e A l M a ja li e t al ., 2 008; A n d e rs o n a n d M c K a y , 1994 P ré se n ce d e r u m in a n ts s a u va g e s, C ha m e a ux /D ro m a da ir e s A ra b ie S a o u d it e , A fr iq u e C e n tr a le e t d e l’ O u e st A b u E lz e in e t al ., 2004; C o u a cy ͲH y m a nn e t al ., 20 05; A nde rs on, 1 9 95 Se rv ice s ve te rin air es in ad éq ua ts ͲQ u a ra n ta in e in e ff ic a ce ͲA cc è s e t d is p o n ib il it é li m it é s a u x so in s v é té ri n a ir e s ͲM a n q u e d e s ys tè m e s d e s u rv e il la n ce Ir a n, Jo rd a n ie , K e n y a B a za rg h a n i e t a l. , 2006 ; A l M a ja li e t al ., 2008 ; B e tt e t a l, 2009
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I.1.4.Epidémiologiethéorique:modèles
Desmodèlesépidémiologiquesontétéconstruitspourd’autresMorbillivirustelsquecelui de la rougeole (Anderson et May, 1982; Fine et al., 1982; Keeling, 1997; Gay, 2004; Papaniaetal.,2004;KeelingetGrenfell,2002)etceluidelapestebovine(JamesetRossiter, 1989;Tilleetal.,1991;Marineretal.,2005)envuedel’améliorationdeleurcontrôle.Ence qui concerne la PPR, la littérature actuelle se limite à une communication scientifique de comparaison de méthodes de modélisation afin de déterminer l’effort optimum à fournir poursoncontrôle,quenousredévelopperonsparlasuite(Rogeretal.,2006).
I.1.5.Impactéconomiquedelamaladie
En raison de la confusion probable avec d’autres maladies et du manque d’études spécifiques, l’impact économique de la PPR est très probablement sousͲestimé mais il est communémentperçuquelaPPRestunedescontraintesmajeuresdespetitsruminantssous lestropiques(Taylor,1984;Nawathe,1984).
Danslaplupartdespaysoùelleestdiagnostiquée,laPPRestconsidéréecommelapremière maladiedespetitsruminants.Néanmoins,etenneconsidérantquelasituationenAfrique, sonincidenceéconomiquevariebeaucoupdespayscôtiers,oùelleesttrèssévère,auSahel où les épizooties semblent être moins fréquentes. Un rapport publié par Perry et al. et commissionné par le Département pour le Développement International (DFID) du gouvernement du Royaume Uni a identifié la PPR comme une des maladies animales majeuresàconsidérerpourallégerlapauvretédanslespaysoùlamaladieestendémique (Diallo,2004;Perryetal.,2002).
En 1976, Hamdy et al. ont évalué à près de 1,5 million de dollars américains les pertes annuellesliéesàlaPPRauNigéria(Hamdyetal.,1976).Lesperteséconomiquesduesàla PPRseuleenIndeontétéestiméesà1800millionsdeRoupiessoit39millionsdedollarsUS (Bandyopadhyay,2002;Gopilo,2005).
Les impacts économiques de la PPR en Ethiopie n’ont pas été documentés mais elle est considérée comme une des maladies les plus importantes économiquement compte tenu
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destauxdemorbiditéetdemortalitérapportésàtraverslepaysetdel’importancedela filièrepetitsruminants(Elzein,2001;Gopilo,2005;WaretͲSzkutaetal.,2008).
Au Niger, sur la base d’un taux d’incidence de 14%, Stem a estimé en 1992 qu’un investissementde2millionsdedollarsaméricainspourlavaccinationdeschèvrespouvait générerunevaleurnettede24millionsdedollarsUSauboutde5ans(Stem,1993). Sefondantsurleprinciped’uneépizootiesurleschèvrestouslescinqans,OpasinaetPutt (1985)ontestiméqu’unesommeannuelleallantde2,47£parchèvredanslepiredescas (fortespertes)à0,36£danslemeilleurdescas(perteslesplusbasses)seraitprofitabledans lapréventionefficacedelamaladie.En2001,Elzeinfaituneétudeéconomiquedel’impact delavaccinationPPRaveclevaccinhomologuedansleszonesEastShewa,NorthetSouth Wollodel’Ethiopieenutilisantunmodèled’arbrededécision.LavaccinationcontrelaPPR esttrouvéecommel’alternativeoptimale.Leretoursurinvestissementestmarginal(1,2Ͳ2,5 birr/animal) avec un coût de vaccination de 2,5 birr/animal mais la vaccination était considéréecommejustifiéeafind’éliminerunquelconquerôlesupposépossibledespetits ruminantsdanslacomplicationduprogrammed’éradicationdelapestebovine.
Enfin,Awaetal.en2000étudientl’impactéconomiquedelavaccinationPPRassociéeàun traitementanthelminthiquedeuxfoisparanauNordCamerounencomparantlessituations avecousansprophylaxie.Lesbénéficesglobauxpourunprojetde5anssontestimésà15 millions de FCFA pour les moutons et 11 millions de FCFA pour les chèvres. Cependant la contribution de la vaccination PPR à ces bénéfices semble minime sans foyer de maladie. Quoiqu’ilensoitlesauteursconsidèrentqu’ilestpréférablemalgrélecoûtplusimportant d’appliquerlesdeuxprocéduresplutôtquedeprendredesrisques. Presquetousleséchangesdepetitsruminantssonteffectuésentredespaysayantdeszones endémiquesPPRalorscettemaladie,bienqu’étantsurl’exͲlisteAdel’OIE,neconstituepas unefortecontraintesurleséchangesinternationauxcommedanslecasdelapestebovine oudelafièvreaphteuseparexemple(Diallo,2004).Cependantlasurveillanceetlecontrôle de la maladie restent un enjeu majeur pour ces pays notamment en terme de sécurité alimentairepourceuxducontinentafricain.
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I.1.6.LesproblématiquesassociéesàlasurveillanceetaucontrôledelaPPRen Afrique
Problématique 1: L’occurrence de la PPR est extrêmement variable suivant la zone géographique où elle survient et suivant l’espèce animale concernée. Comprendre les facteurs de risque sur le terrain et la distribution de la maladie est indispensable pour proposer des objectifs réalistes de surveillance de la maladie tant techniquement qu’économiquement.Cesobjectifspeuventêtrevariésetmultiples:prévenirl’introduction, protéger ou améliorer certains types de production, contenir la maladie dans une zone, alléger son impact sur la filière petits ruminants, assurer l’export… mais toujours dans un contexte de ressources humaines et financières de plus en plus limitées. Quel type de surveillanceàmettreenplacepourrépondreàquelsobjectifsetavecquellepertinence?
Problématiquen°2:Lesmodalitésducontrôle.Lavaccinationapparaitcommeleseulmoyen decontrôlerlamaladiedanslespaysendéveloppementauseind’uncontextedefortevoire très forte occurrence de la maladie (Libeau, 2002; Diallo, 2004). Comment optimiser ce contrôleenAfriqueoùlecoûtdesvaccins,deleuradministrationetlanaturedessystèmes deproductiondespetitsruminantsrendentlescampagnesdevaccinationdifficiles(Banyard etal.,2010)?Oùinterveniretavecquelleintensité?L’utilisationdelavaccinationcomme seul moyen de contrôle estͲil réaliste ? Y aͲtͲil un intérêt épidémiologique et socioéconomique au développement de nouveaux vaccins marqués et estͲce réaliste économiquement?
I.2.OBJECTIFS,PLANETRESULTATSATTENDUSDELATHESE
I.2.1.Objectifs L’objectifprincipaldelathèseviseàapprofondirlacompréhensiondel’épidémiologiedela PPRafindetenterd’améliorerlessystèmesdesurveillanceetlesmesuresdecontrôledela maladie. Les problématiques soulevées peuvent être reformulées sous la forme de deux objectifssecondaires:Comprendreladynamiqueetlesdéterminantsdelatransmissionde22
la maladie et identifier les points clés du système hôte/pathogène/environnement sur lesquelspotentiellementconcentrerlesmoyensdisponibles. Différentesapprochesdemodélisationsontabordéesafindetenterd’yrépondre.Ellessont élaboréesàpartirdedonnéesdeterrainmajoritairementissuesd’Ethiopie,paysdelacorne del’Afriquecaractériséparunefortediversitéaussibienculturellequ’agroͲécologiqueetla plusfortepopulationd’animauxd’élevageducontinent. Laconstructiond’unmodèledéterministeàcompartiments(SEIR)aétéchoisiecommeangle d’approche d’une meilleure compréhension du comportement (cycles) de la maladie notamment en terme de transmission, en suivant le principe que les modèles les plus simples sont utilisés pour acquérir une compréhension générale et intuitive des principes cléslorsquelesconnaissancesrelativesàl’infectionsontlimitéesoulorsquel’onétudieune nouvellequestionderecherche(Mishraetal.,2011).Parailleurs,aucunn’avaitétéconstruit pour la PPR jusque là. Sans oublier que «tous les modèles sont faux mais certains sont utiles….»(Box,1979).
Larecherchedesdonnéesdisponiblespourluidonnerdelamatièreaconduitensuiteàse pencherplusprécisémentsurlecasdel’Ethiopieoùuneenquêtenationaleavaitétémenée en 1999 avant toute campagne massive de vaccination. Ses résultats ont ainsi permis d’identifier certains facteurs de risque de la maladie sur le terrain à l’aide d’un modèle statistique de régression logistique incluant une variable aléatoire pour tenir compte de l’importancespatialedel’originedeséchantillons.
Enfinuneenquêtedeterrain,réaliséeàdifférenteséchellesadministrativesenEthiopie,sur lesuividesréseauxdepartagedespointsd’eauetdespâturagesparlespetitsruminants (facteur de risques connus pour la transmission de la maladie) permit d’appréhender l’impactpossibledecesstructuressurl’organisationd’unprogrammedesurveillanceetde contrôle.
I.2.2.Planetrésultatsattendus
Le contexte théorique de la thèse ayant été présenté, nous aborderons dans le deuxième chapitre les outils méthodologiques, c'estͲàͲdire les modèles qui ont été choisis pour permettrederépondreànosobjectifs.Ils’agitsuccessivementd’unmodèledéterministeà
23
compartiments,d’unmodèlestatistiquederégressionlogistiqueetd’unmodèlederéseau quisontchacunrattachésàuneapplicationdontlesprincipauxrésultatssontrésumés.
Etaientattenduesdansl’ordre:
Ͳ une meilleure compréhension de la dynamique de la transmission de la PPR et la déterminationduschémaoptimumdevaccinationpoursoncontrôle;
Ͳlaconfirmationoul’infirmationsurleterrainetàl’échelledel’animaldefacteursderisque décritsdanslalittérature,pourensuiteaffinerlemodèledetransmission
Ͳ et enfin la localisation des sites les plus propices à la mise en place de protocoles de surveillanceoudecontrôledelamaladie.
Le troisième chapitre regroupe les applications proprement dites c'estͲàͲdire les articles scientifiques permettant d’avoir le détail de chaque étude ayant été menée. Enfin le quatrièmechapitreestunediscussionsurlacontributiondenosrésultats(complétésparles premiers résultats d’une étude du risque d’introduction et de dissémination de la PPR en Afrique qui est en cours) à la surveillance et au contrôle de la PPR basés sur le risque; il ouvreensuitedesperspectivesderecherche.
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Ǥ ǣ
Unmodèleestunesimplificationdelaréalitépardéfinitionettouslesmodèlessontfondés surdeshypothèses.Ledegrédecomplexitérequisestintrinsèquementliéàlaquestionde recherche et limité par les difficultés computationnelles et reste souvent au final une décisionsubjective(Singeretal.,2011).Ilaugmentelorsquedesinformationsdétailléessont disponibles,desprojectionsprécisessontrequisesoudenouvelleshypothèsesnécessitent d’êtretestées(ex:importancedel’hétérogénéitéd’unfacteurderisquedonné).Quoiqu’il ensoitlesmodèlespluscomplexesnesontpasnécessairementplusopérationnelsquedes modèles plus simples car une plus grande incertitude est introduite parallèlement à l’augmentationdunombredeparamètresetd’hypothèses,etlesdonnéespourvaliderles modèlessontraresrendantlesrésultatsdifficilesàinterpréter(Mishraetal.,2011).II.1.Modèlesdéterministesàcompartiments(SEIR)
Dansuncontexteoùlesdonnéessontraresoudifficilementinterprétables,représenterla réalité de façon théorique et développer des modèles permet d’approcher les stratégies optimalesdecontrôle,deprédirelenombredecasàveniroudecomprendrelesschémas d’occurrenced’unemaladie.Auniveauducontrôleonpeutainsiétudieretprévoirl’impact d’un élément du programme de santé dans la dynamique de la maladie (McKenzie and Samba, 2004). La théorie des modèles déterministes à compartiments est basée sur la loi d’action de masse, la dynamique d’une épidémie dépendant du taux de contact entre les élémentssainsetlesélémentsinfectés,etsurl’hypothèsedepanmixageselonlaquelleau seind’uncompartiment,lapopulationesthomogèneetchaqueindividuauneprobabilité similaired’êtreinfecté(AndersonandMay,1991).Lesindividusd’unepopulationsontalors représentéscommepouvantêtresusceptibles(S,sensiblesàlamaladie),exposésoulatents (E,infectésmaisnoncontagieux),infectieux(I,infectésetcontagieux)ouenfinéliminésdela chaine de transmission (R, immunisés ou décédés). La dynamique de l’agent infectieux au
25 seindelapopulationpeutainsiêtrereprésentéeparleséquationsdifférentiellesciͲdessous (Bailey,1975): Ainsilapopulationd’uncompartimentpassedustatutsusceptibleaustatutinfectéautaux ɴ, qui représente le taux de contacts infectieux (nombre de contacts résultant en une infectionparunitédetemps).Lapopulationexposéepasseensuiteaustatutinfectieuxau tauxɶ( représentantladuréedelapériodedelatence)etenfindustatutinfectieuxà celuiretirédelachainedetransmissionautauxɲ( représentantladuréedelapériode infectieuse).Cesystèmed’équationspeutsecompliquerpourprendreencompted’autres compartiments (infectieux mais cliniquement inapparents par exemple) ainsi que des facteurs d’hétérogénéité (espèces, classes d’âge, zones géographiques…). Les transitions d’un stade à l’autre sont déterministes ce qui signifie que, pour les mêmes conditions initialesetlesmêmesvaleursdeparamètres,lesmêmesrésultatsserontattendus.
Cetypedemodèleaétéappliquédansl’articleintitulé‘Pestedespetitsruminantsmodelling for disease control decision support’ (cf III.1, Article 1) en y introduisant trois strates représentant chacune un sousͲgroupe d’espèces sensibles (petits ruminants, bovins et buffles). L’objectif était d’approcher le schéma optimum d’intervention dans un contexte endémiqueentestantdifférentsniveauxdevaccinationdespetitsruminants.
Lesprincipauxrésultatsobtenusmontrentquelavaccinationseulenesemblepaspermettre d’envisagerl’éradicationdelamaladie,etsiunniveaumodérédevaccination(20%)produit
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desrésultatsencourageantavecunechuteimportantedel’incidencejournalièredelaPPR, celleͲci n’est pas beaucoup augmentée lorsque les forts taux de couverture vaccinale préconisés habituellement sur le terrain sont testés. Par ailleurs la situation change radicalement lorsque seule la strate des petits ruminants est considérée, la chute d’incidenceapparaissantplusrapidement(unmoispostͲvaccinationaulieudedeux)etétant d’autantplusimportantequelacouverturevaccinaleaugmente.
Cependant, si ce modèle permet de donner un cadre d’étude pour une meilleure compréhensiondelatransmissiondelaPPR,ilsousͲtenddenombreuseshypothèsesdont celle que tous les animaux dans un sous groupe d’espèce ont la même probabilité d’être infectésetcedemanièreindépendantedeleurâge,sexe,race,delanatureduvirusoudes conditionsenvironnementaleslocales.
Aussi, ces hypothèses nécessitent d’être investiguées à partir de données de terrain afin d’affinerlemodèleenintroduisantune,voiredeux,stratificationssupplémentairesàcelle de l’espèce par exemple d’où l’utilisation d’un modèle statistique de régression logistique pourdéterminerlesfacteursderisquedelamaladie.
II.2.Modèlestatistiquederégressionlogistique
On appelle risque, la probabilité d'apparition d'un événement défavorable et facteur de risque ce qui modifie le niveau de ce risque. La présence chez l'individu ou dans son environnement de certaines caractéristiques augmente la possibilité de développer une maladiedonnée.Lamodélisationstatistiquepermetdetrouverlesfacteursquicaractérisent ungroupedesujetsmaladesparrapportàdessujetssains.Cesontlesvariablesexplicatives dumodèle.
La régression logistique modélise les effets de variables explicatives xi indépendantes sur une variable y résultante binaire qui sera souvent le statut visͲàͲvis d’une maladie en épidémiologie (y=1 pour des individus/troupeaux etc. qui ont la maladie; y=0 pour des individus/troupeauxetc.quin’ontpaslamaladie).Siʋestlerisqueoulaprobabilitédey alorsondéfinit:logodds=log൫భషഏഏ ൯etonaunmodèlegénéraldutype:
27 logodds=ɲ+ɴ1x1+ɴ2x2+…+ɴixietcommeobjectifdel’analysederégressionl’estimationdes coefficientsɲ,ɴ1,ɴ2,…,ɴi Unexempledemodèlederégressionlogistiqueestdonnédansl’articleintitulé‘Pestedes PetitsRuminants(PPR)inEthiopia:Analysisofanationalserologicalsurvey’(cfIII.2,Article 2)aveccommevariablesexplicativeslesexe,l’âgeetl’espèceetcommevariablerésultante lestatutsérologiquepositifvisͲàͲvisdelapestedespetitsruminants.Lavariable‘wereda’ que l’on pourrait comparer à une variable ‘département’ si l’on considérait le territoire français est introduite comme effet aléatoire afin de tenir compte du fait que tous les weredan’ontpasétésélectionnéslorsdel’échantillonnage. L’âgeapparaitcommeleseulfacteurassociéstatistiquementetcedemanièresignificative austatutséropositifpourlapestedespetitsruminantsavecuneffetlinéairequisuggèreque surleterrainlevirusesttrèsimmunogène,lesanimauxinfectésledemeurantlongtemps. D’autrepartlescalculsdeséroprévalence(nombred’échantillonssanguinspositifsrapporté aunombred’individuséchantillonnésdanslewereda)montrentquelevirusdelapestedes petits ruminants a circulé quasiment partout en Ethiopie avant que des campagnes de vaccinationsoientmisesenplace,l’étudeétantantérieureàcellesͲcietdoncreflétantbien l’infection virale. Cette circulation fut hétérogène, les endroits de faible altitude semblant avoirplussouffertdel’infectionquelesautrescequipourraits’expliquerpardessystèmes de production différents, les échanges et mouvements d’animaux en Ethiopie étant plus fréquentsdansleszonesdebassealtitudeetimpliquantunplusgrandnombred’animaux.
Enfin la détermination des coefficients de corrélation intraͲkebelle (ʌ) (le kebelle étant l’échelleadministrativejusteendessousdecelleduwereda)pourchaqueweredapermetde formulerdeshypothèsesquantàlacirculationancienneourécenteduvirusreflétéeparune valeurfaibleouélevéedeʌaccompagnéed’unevaleurfaibleouélevéedeséroprévalence.
28 Ontrouveunecorrélationforteentreʌetlepourcentaged’inhibition1quivadanslesens d’unʌélevéquiseraitlerefletd’uneprésenceépidémiqueactuelleduvirusdansquelques kebelleduweredaobservé. L’intraͲkebellecorrélationdiminueensuiteavecletemps,sediluantdansleweredasuiteau remplacement rapide des petits ruminants (3 ans) mais aussi parce que le virus est très immunogèneetquelesobservationssontbaséessurdesrésultatssérologiquesquireflètent lepassageduvirusavecunlégertempsderetard.
ConsidérantquelaPPRestunemaladietrèscontagieuseetqueladiffusiondanslekebelle maisaussientrekebelledétermineʌ,lafaiblevaleurdeʌdanscertainsweredapourraitêtre attribuéeàdesweredaoùlesanimauxdedifférentskebellesemélangentbeaucoupsurles marchés ou au niveau des points d’eau. L’absence d’un schéma spatial évident pour la distributiondeʌàtraversl’Ethiopiereflèteaussipeutêtrequeladiffusiondelamaladieest principalement intervenue à l’intérieur de wereda et non pas sous forme de larges épidémiesimpliquantplusieursweredacontigus.
Ladistinctionmouton/chèvreauseindugroupedespetitsruminantsdanslemodèleSEIR n’apparaitdoncpasnécessaire.L’ajoutd’unestratificationselonl’âgedesanimauxseraitpar contre à envisager pour prendre en compte la sensibilité plus importante des jeunes animaux.
Ilapparaitaussinécessairedemieuxcomprendrelastructuredescontactsentrelespetits ruminants au niveau des marchés mais aussi des points d’eau ou encore des points de pâturages. D’où le choix suivant de la modélisation par la méthode des réseaux sociaux (SNA)quiseprêteparticulièrementbienàladescriptiondelatopologiedelastructuredes contactsdepopulationd’animauxd’élevage. 1Facteurdéterminantlestatutséropositifdel’animalsiilestsupérieurà50etapriorid’autantplusélevéque l’infectionestrécente.
29
II.3.Lamodélisationdesréseauxsociaux:‘SocialNetworkAnalysis’
(SNA)
Laméthodedesréseauxsociauxbaséesurlathéoriedesgraphesenmathématiquesaété empruntéeàlasociologie(PerisseandNery,2007).Elleestfondéesuruncertainnombre d’éléments et les relations entre ceuxͲci. La définition des éléments ou ‘nœuds’ et des relationsquilesrelientou‘liens’dépendentièrementdelaquestionderechercheàlaquelle on veut répondre (OrtizͲPelaez et al., 2006). Les éléments peuvent être des fermes, des animaux, des marchés, des personnes etc. qui établissent des relations avec d’autres éléments.Lesdéfinitionsdelarelationentrelesélémentspeuventêtremultiples:animaux transportés d’une ferme/un lieu/ un marché à un autre, personne/éleveur visitant des fermes, distance entre fermes, partage de lieux communs etc. Ainsi, elle permet la descriptiondelatopologiedelastructuredescontactsdepopulationsanimales.L’impactde lastructuredesréseauxsurlesroutespotentiellesdetransmissiondesmaladiesinfectieuses peutêtreinvestiguésilesliensentrelesnœudsduréseausontassociésàdesfacteursde risque connus de transmission de maladie. L’impact de telles structures sur l’efficacité de programmesdesurveillanceetdecontrôleàétémontréparplusieursauteurs(Woolhouse etal.,2005;Kissetal.,2006;Kaoetal.,2006;Kaoetal.,2007;OrtizͲPelaezetal.,2006) utilisant les mouvements d’animaux dans des systèmes de production intensive mais peu d’études ont été réalisées dans un contexte où les mouvements d’animaux ne sont pas répertoriés(VanKerkhoveetal.,2009).
Une enquête de terrain fut menée dans un wereda des hauts plateaux éthiopiens afin de décrire, d’analyser et de comparer les réseaux de contact générés par le partage par les petits ruminants de points d’eau et de pâturage (cf III.3 Article 3). Les résultats des questionnaires montrent que les modes d’élevage et la composition des cheptels sont similairesàceuxdécritsilya15ans.Ilsontpermisdereprésenterlesstructuresdecontact auxpointsd’eauetdepaturâgeselonlasaison(saisondespluiesousaisonsèche)etaux échellesrespectivesduweredaetdeskebelle.
Ilapparaitquelespointsdepâturageoffrentplusd’opportunitésdecontactentreanimaux appartenant à des kebelle ou des villages différents. Ainsi contrairement à l’hypothèse
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communémentadmisequeleregroupementdesanimauxauniveaudespointsd’eauestun aspect critique de la transmission potentielle d’agents infectieux, il semblerait que des interventions focalisées plutôt sur le partage des points de pâturage seraient plus appropriéesdansleshautsplateauxéthiopiens.Ceciestrenforcéparlefaitquel’onpuisse s’attendre à ce que la transmission de maladies soit facilitée aux points de pâturage, les petitsruminantspassantplusdetempsaupâturagequ’auxpointsd’eau,cequiaugmente parlamêmelenombredetroupeauxprésentsaumêmeendroitaumêmemoment.D’autre partcertainsvillagesapparaissentcommeàplusfaiblerisqued’introductiondemaladies,ne partageantnipointd’eaunipointdepâturageaveclesvillagesvoisinspeutêtreàcausede barrièresgéographiquestelsquedesmontagnesoudesrivièresempêchantnaturellement lescontacts.
Ǥ
III.1:Article1:WaretǦSzkutaA.,CollinsL.M.,MartinezM.,LibeauG.,
PfeifferD.U.,RogerF.Pestedespetitsruminantsmodellingfordisease
controldecisionsupport.TransboundaryandEmergingDiseases,
soumis.
III.2.Article2:WaretǦSzkutaA.,RogerF.,ChavernacD.,YigezuL.,
LibeauG.,PfeifferD.U.,GuitianJ.PestedesPetitsRuminants(PPR)in
Ethiopia:Analysisofanationalserologicalsurvey.BMCVeterinary
Research2008,4:34
III.3.Article3:A.WaretǦSzkuta,A.OrtizǦPelaez,D.U.Pfeiffer,F.Roger
andF.J.GuitianHerdcontactstructurebasedonshareduseofwater
andgrazingpointsintheHighlandsofEthiopia.Epidemiologyand
Infection2010,20:1Ǧ11.
Peste des petits ruminants modelling for disease control decision
support
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16Waret-Szkuta A.1,2*, Collins L.M.2., Martinez M.3, Libeau G4., Pfeiffer D.U.2, Roger F.1
1
CIRAD, UR AGIRs, Campus International de Baillarguet, TA-C22/E, 34398 Montpellier Cedex 5, France
2
Veterinary Epidemiology and Public Health Group, Department of Veterinary Clinical Sciences, The Royal Veterinary College, Hawkshead Lane, North Mymms, Hatfield, Herts, AL9 7TA, UK
3
Centro de Investigacion en Sanidad Animal, CISA/INIA, Valdeolmos, Madrid, Spain 4
CIRAD, UPR 15 Contrôle des Maladies Animales Emergentes et Exotiques, TA A-15/G, Montpellier Cedex 5, France
Correspondence: A. Waret-Szkuta. ENVT, 23 Chemin des Capelles, BP87614, 31076 Toulouse Cedex 3 ; Tel.: +33 4.67.59.38.29; fax: +33 4.67.59.37.54. E-mail address:
agnes.waret@cirad.fr
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Summary
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45Peste des petits ruminants (PPR) is a major disease of domestic and wild small ruminants across Africa and Asia. The development of effective decision-support tools for PPR control needs to include the development of models for defining improved disease control methods. Data from serological surveys in sheep, goats, cattle and buffaloes were used to calculate the forces of infection by means of catalytic models combined with probabilistic functions. Contact parameters were computed from “Who Acquires Infection From Whom” (WAIFW) matrices using probability distributions applied to each input parameter. The resulting R0 distribution had a mean and median of 4.86 and 4.29, respectively. While these values assume a homogeneous host population, the values are very high and it needs to be considered that any successful control effort has to be able to reduce these to below 1 to eliminate the infection. Based on this model, a deterministic compartmental model, stratified by metapopulation and involving stochastic simulation of the contact and transition parameters was implemented to define the levels of vaccination required in small ruminants. A level of 20% was found to decrease the daily infection incidence relative to no control and increasing the vaccine coverage above this level had a relatively small effect when contact with cattle and buffaloes was allowed. This suggests that moderate and achievable levels of vaccination should improve producers’ livelihoods but PPR may not be eradicable with vaccination alone and high vaccination targets may not be economically justifiable except in the case where contacts with cattle and wildlife are prevented. This should be interpreted taking into account the assumptions underlying the current model and that the parameter values of this model need to be improved, by conducting targeted field studies.
Keywords
: Domestic animals; modelling; PPR; vaccination; wildlife 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69Introduction
Peste des Petits Ruminants (PPR) is considered to be responsible for mortality and morbidity in cattle and small ruminants in most African countries, the Middle East, the Indian subcontinent and China, with recent outbreaks reported in Tibet in July 2007 (Wang et al., 2009) and in Morocco in July 2008 (Lefevre and Diallo, 1990; Shaila et al., 1996; Diallo, 2003; Gopilo, 2005; Empres, 2008). As a consequence of its high mortality and morbidity and its highly contagious nature, PPR has a significant economic impact in the countries where it occurs (Empres, 2008).
PPR is primarily a disease of goats and sheep. Cattle and pigs are susceptible, but do not normally show symptoms, though clinical signs have been reported in experimentally infected calves (Taylor, 1984). Naturally- and experimentally-induced PPR has also been reported in captive wild ungulates including buffaloes (Furley et al., 1987; Govindarajan et al., 1997), but the role of species other than goats and sheep in the epidemiology of PPR remains unclear. Transmission requires close and direct contact between susceptible and infected animals (Ezeibe et al., 2008). Indirect transmission, although not wholly discounted, seems unlikely considering the low persistence of PPR in the environment (Lefevre and Diallo, 1990). Virus shedding is maximal in the acute stage of the disease and lasts for approximately 14 days unless the infected animal dies before this point (OIE, 2009). Interspecies transmission has been suspected between camels and gazelles (Roger et al., 2001; Abu Elzein et al., 2004) although recent surveys in Sudan tend to suggest this route of dissemination as being unlikely (Khalafalla et al., 2010). Abraham et al. (2005) detected antibody seroprevalence to
