Understanding the role of arthropod vectors in the emergence and spread of plant, animal and human diseases. A chronicle of epidemics foretold in South of France Didier Fontenille, Astrid Cruaud, Laurence Vial, Claire Garros

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Didier Fontenille, Astrid Cruaud, Laurence Vial, Claire Garros. Understanding the role of arthropod vectors in the emergence and spread of plant, animal and human diseases. A chronicle of epidemics foretold in South of France. Comptes Rendus Biologies, Elsevier Masson, 2020, 343 (3), pp.311-344. ￿10.5802/crbiol.34￿. ￿hal-03137373￿

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Fontenille Didier, Cruaud Astrid, Vial Laurence and Garros Claire Understanding the role of arthropod vectors in the emergence and spread of plant, animal and human diseases. A chronicle of epidemics foretold in South of France Volume 343, issue 3 (2020), p. 311-344.

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Understanding the role of arthropod vectors in the emergence and spread of plant, animal and human diseases. A chronicle of epidemics foretold in South of France

Comprendre le rôle des arthropodes vecteurs dans l’émergence et la propagation des maladies infectieuses végétales, animales et humaines. Chronique d’épidémies annoncées dans le sud de la France

, a b c, d c, d Fontenille Didier∗ , Cruaud Astrid , Vial Laurence and Garros Claire

a MIVEGEC unit, Université de Montpellier, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), CNRS, BP 64501, 34394 Montpellier, France b CBGP,INRAE, CIRAD, IRD, Montpellier SupAgro, Université de Montpellier, Montpellier, France c ASTRE unit, Université de Montpellier, CIRAD, INRAE, Montpellier, France d Cirad, UMR ASTRE, 34398 Montpellier, France E-mails: [email protected] (F.Didier), [email protected] (C. Astrid), [email protected] (V. Laurence), [email protected] (G. Claire)

Abstract. Southern France, like the rest of the world, is facing the emergence of diseases affecting plants, animals and humans, of which causative agents (viruses, parasites, bacteria) are transmitted by arthropod vectors. Global changes are accelerating the emergence and spread of these diseases. After presenting some examples related to vectors of yellow fever and dengue viruses (Aedes aegypti and Ae. albopictus), Crimean-Congo hemorrhagic fever (Hyalomma marginatum), Bluetongue (Culicoides sp.), and the phytopathogen Xylella fastidiosa (Hemiptera spp.), we will discuss what are the intrinsic and extrinsic factors that make an arthropod a vector in a given place and at a given time. We also propose some thoughts regarding these emergences, possible scenarios for their evolution and some recommendations for the future.

∗ Corresponding author.

ISSN (electronic) : 1768-3238 https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/biologies/ 312 Fontenille Didier et al.

Résumé. Le sud de la France, comme le reste du monde, est confronté à l’émergence de maladies affectant les plantes, les animaux et les populations humaines, dont les agents étiologiques (virus, parasites, bactéries) sont transmis par des arthropodes vecteurs. Les changements globaux auxquels nous faisons face accélèrent l’apparition et la diffusion de ces pathologies. Après avoir pris quelques exemples concernant les vecteurs des virus de la fièvre jaune et de la dengue (Aedes aegypti et Ae. albopictus), de la fièvre de Crimée-Congo (Hyalomma marginatum), de la fièvre catarrhale ovine (Culicoides sp.) et de la bactérie phytopathogène Xylella fastidiosa (Hemiptera spp.), nous verrons quels sont les facteurs intrinsèques et extrinsèques qui font qu’un arthropode devient un vecteur en un lieu et à un moment donné. Nous proposons des pistes de réflexion sur ces émergences et le possible devenir des maladies transmises par arthropodes. Nous concluons par quelques recommandations pour mieux anticiper les émergences. Keywords. Vector, Mosquito, Tick, Midges, Xylella, Emergence, Risk. Mots-clés. Vecteur, Moustique, Tique, Moucherons, Xylella, Émergence, Risque.

Manuscript received and accepted 8th December 2020.

Are the tiger mosquito (Aedes albopictus), the gi- 17% of infectious diseases and are responsible for ant tick (Hyalomma marginatum), the biting midge more than 700,000 deaths per year worldwide. Eco- Culicoides imicola and the meadow spittlebug (Phi- nomic costs of human VBDs (surveillance, medical laenus spumarius), all still unknown in Southern and non-medical costs, vector control, productivity France a few years or decades ago, our new plagues losses) account for billions of euros annually. of Egypt? Moreover, the economic consequences of some These four species of arthropods are related of these vector-borne diseases on agriculture and to vector-borne diseases (VBDs). The superlatives livestock production are colossal. They have key sometimes associated with these new scourges con- direct macro-economic impacts: morbidity of live- cerning the health of humans, animals and plants, stock, economic losses such as reduced produc- reflect the concerns they generate in the general tion and farm income, ban on livestock and se- population, among livestock breeders, farmers and men trade, imposed quarantine, costs of biological among decision-makers. tests, surveillance and control measures. For exam- Enemies needing surveillance or a fight, against ple, in Germany and in the Netherlands [1,2], the which we seem to be quite helpless, these vectors impact of Bluetongue on cattle was estimated up- used as examples give us the opportunity to ask the wards of hundreds of million Euros. In the field of following questions: how did we get there? What has plant health, Citrus greening (Huanglongbing dis- led these arthropods and pathogens to become a ease, HLB) caused by Candidatus Liberibacter spp. threat? transmitted by psyllids, is the most destructive citrus Beyond the stereotypes on very real phenomena pathosystem worldwide with an estimated cost for with serious consequences such as climate change, Florida of $8.92 billion in revenue and $4.62 billion in environmental modifications, changes in agricul- gross domestic product between the 2006/2007 and tural practices, urbanization, intensification of world 2010/2011 crop productions [3]. Sharka, caused by trade, it is often the conjunction of a set of events, Plum pox virus transmitted by Aphididae, is the most most of the time with a low probability of occurrence, devastating disease of stone fruit trees. It generates which leads to the emergence of the transmission of annual losses accounting for hundreds of millions of a pathogen by a vector: insect, mite, mollusc, nema- euros [4]. tode (see definition below). In other words, the worst In addition, there are also indirect socio-economic is never sure, but it is the worst that holds our atten- impacts that concern any VBDs affecting plants ani- tion as humans, when we are directly concerned. mals or humans: inability of breeders, farmers, work- For humans only, the World Health Organization ers to achieve daily demands, disruption of mar- (WHO) estimates that vector-borne diseases (such as ket chains, and concerns of consumers and citi- malaria, dengue, Chagas disease, leishmaniosis, hu- zens regarding health threats and environmental is- man African trypanosomiasis) account for more than sues (concerns of contracting disease, change in

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consumption habits, public authorities questioned tive of many French Regions, of the European Union on use of insecticides, vaccines, massive culling, with the Green deal, and of the United Nations in a environmental and sanitary side effects), costs of “One Health” strategy integrating sustainable devel- surveillance and tests for the (early) detection of the opment goals. disease to avoid large outbreaks etc. However, years of research and development ef- Risk assessment, prevention and control of these forts have not been able to entirely solve the prob- emerging diseases or their invasive vectors are major lems and there is a perpetual arms race between health, ecological, social and economic challenges. humans, vectors and pathogens. New tools are being The most problematic recent examples in metro- developed (not all of them are consensual), or are politan France concern dengue fever, Zika disease, yet to be invented: diagnostics, treatments, green chikungunya, West Nile fever, arboviruses transmit- chemistry, plant-based insecticides, traps, competi- ted by sandflies, Lyme disease, as far as humans tors, parasites, predators, sterile insect techniques, are concerned; Bluetongue, Crimean-Congo hemor- transgenesis, transmission-blocking vaccines, in- rhagic fever although it is a zoonosis, African swine sect densoviruses, Wolbachia endosymbionts, mi- fever, anaplasmosis, for livestock; numerous viral crobiota, repellents, but also education, behavioral (e.g. Sharka, tomato leaf curl New Delhi virus), phy- approaches, participatory sciences and risk model- toplasma (e.g. flavescence dorée) and bacterial (e.g. ing. An effort is also needed to better understand Xylella fastidiosa, Citrus greening) diseases for wild processes of emergence for better prediction and and cultivated plant species. In the absence of ef- prevention. fective control measures (curative treatments, bio- We will take some historical and contemporary ex- cides, vaccines), prevention, reduction, and risk mit- amples, particularly from the south of France (the igation requires the identification of colonization Mediterranean coast from the Spanish to the Ital- routes, the early detection of introduction, and an ef- ian borders, covering two regions: Occitanie and ficient control of vectors. Currently, vector control is Provence-Alpes-Côte-d’Azur), regarding human, an- mostly based on the use of polluting chemical insec- imal and plant health to illustrate how and why an ticides against which arthropods develop resistance. arthropod or a pathogen emerges from anonymity A dramatic change in approaches and practices is and becomes a public enemy. From these models, needed and requested by society that wants health- we will see the conditions necessary for these emer- ier environment and better health. This is an objec- gences to occur, and speculate on the future.

Definition of a vector A vector is any organism that actively transmits an infectious agent from one host to another (either animal or plant). The concept of active transmission requires that the vector, through its behaviour, allows the transmission of an infectious agent by taking it from one host and transmitting it to another host. The infectious agent may or may not multiply in the vector. This definition therefore excludes most intermediate hosts that passively release infectious agents into the environment.

1. Spreading of primate Flaviviruses by Aedes nately, what happened five centuries ago can happen aegypti and Aedes albopictus mosquitoes again, as the following examples show. Natural history of yellow fever in Africa has been Yellow fever (YF) was among the most devastating deciphered decades ago [5]. The YF virus circulates mosquito borne diseases, in Africa, in the Ameri- in African forests from monkey to monkey, trans- cas and even in some European ports, during cen- mitted by forest mosquitoes belonging to the genus turies. Its story sheds light on the mechanisms of the Aedes (Ae. africanus, Ae. luteocephalus, Ae. furcifer, emergence, establishment and spread of a zoono- Ae. simpsoni s.l., Ae. opok, etc.), with incursions sis from African forests to American cities. Unfortu- into villages where rural domestic anthropophilic

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Ae. aegypti are established, and able to replicate and of France. Although it has been present for more transmit YF virus [6]. The virus, once in humans, is than 100 years in the French department of La Re- introduced through the movement of humans into union Island in the Indian Ocean, it only arrived African cities, where it finds urban Ae. aegypti pop- in continental France in 2004 [18]. Aedes albopictus ulations able to generate outbreaks. is now established in 58 departments of metropol- This human-adapted yellow fever virus and itan France (data French ministry of Health, Santé urban Ae. aegypti, were introduced into tropical publique France). America, via infected people and/or Ae. aegypti In Southern France, all the 13 departments of transported on ships, during the triangular slave the Occitanie Region are now colonized by Ae. al- trade, which started in the 16th century [7,8]. Upon bopictus and 10 departments have more than 40% arrival to the Central and South American rainforests, of their population in contact with Ae. albopictus. the virus found both susceptible New World mon- In this région the Ministry of Health reported 124 keys and new competent endemic mosquitoes from imported cases of Chikungunya, dengue or Zika two genera, Sabethes sp. and especially Haemagogus (8 CHIK, 114 DEN, 2 ZIKA) in 2019 and “only” 79 sp. Yellow fever virus thus had two events of cross dengue imported cases in 2020 (a year with much species transmission: African monkeys to Ameri- less travel). In 2020, for metropolitan France, the can monkeys, African Aedes mosquitoes to Ameri- Ministry of Health reported 545, 5 and 1 imported can mosquitoes. New cycles of jungle yellow fever cases of dengue, chikungunya and Zika respec- have thus developed, involving South American pri- tively, and 11 dengue autochthonous cases, all in mates and tree-dwelling Haemagogus mosquitoes. southern France. Indigenous cases have been ob- Phylogenetically, the genus Haemagogus seems to served almost every year for the last decade, and this be quite close to Aedes [9], which may explain the trend will increase. (data Santé Publique France: ability of Haemagogus species to often transmit the https://www.santepubliquefrance.fr/maladies- same viruses: yellow fever, dengue [10], Zika [11], and et-traumatismes/maladies-a-transmission- chikungunya [12], all introduced into South America. vectorielle/chikungunya/articles/donnees-en- At the same time, Ae. aegypti adapted to American france-metropolitaine/chikungunya-dengue-et- cities, and even non-tropical locations were subject zika-donnees-de-la-surveillance-renforcee-en- to yellow fever epidemics, such as the well-known france-metropolitaine-en-2020). Philadelphia epidemic in 1793 (5000 deaths). Aedes albopictus was really neglected until the This combination of both a sylvan and an urban 1980’s, when it was gradually discovered on all con- cycle for yellow fever in the Americas regularly fu- tinents outside Asia and caused a chikungunya pan- elled epidemics that greatly affected the history of demic [19–22]. Aedes albopictus takes blood from colonization of the New World [13]. These cycles many vertebrate species [23], its life expectancy have spread throughout South and Central America, is about one month (which is quite long for a where they are still active, as shown by the 2016–2018 mosquito) [24], and it can transmit more than 40 yellow fever epidemic in Brazil, with more than 700 viruses naturally or experimentally [22]. Aedes al- deaths [14]. bopictus therefore perfectly fulfils the necessary Interestingly, endemic yellow fever has never been criteria to be an excellent vector of virus to humans. reported in Asia, Madagascar or other Indian Ocean Aedes albopictus is considered to be native to islands, for reasons that are still poorly understood. Southeast Asia [19]. This assumption is based on Primates (monkeys and humans) from these regions the fact that this mosquito is present everywhere are susceptible, and Ae. aegypti and other experimen- in the forested areas of this region and that many tally competent Aedes mosquitoes are present there species close to the Albopictus subgroup (members [15–17]. Importantly, Haemagogus sp. and Sabethes of the Scutellaris group) are present in Southeast sp. are absent from Africa, the Indian Ocean and Asia. Asia. However, the notoriety of Ae. albopictus, com- Aedes albopictus (Figure1), a mosquito phyloge- pared to its relatives, comes from the fact that it has netically closed to the YF mosquito, Ae. aegypti, has moved out of its area of origin, becoming world- recently become a real nuisance and increasingly a wide in 50 years, adapting perfectly to urbanization, public health problem in the world, including south temperate climates, and international transport, as

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Figure 1. Arthropod vectors of human, animal and plant diseases. A. Aedes (Stegomyia) albopictus, female ©Nil Rahola, IRD. B. Hyalomma marginatum ©F Stachurski, CIRAD. C. Culicoides nubeculosus, female ©JB Ferré, EID méditerranée. D. Philaenus spumarius ©Jean-Yves Rasplus, INRAE. well as being involved in several dengue and chikun- natural forest [28], rubber forest and secondary for- gunya epidemics [25]. est [29], as well as in towns and villages, while in In tropical Southeast Asia, the five morphologi- other countries, like in Malaysia, Ae. albopictus is cally closely related species of the Albopictus sub- rare in forests [30]. In Yunnan Province, China, if group live in forests (Aedes novalbopictus, Aedes pa- Ae. albopictus is sometimes more abundant than triciae, Aedes seatoi, Aedes subalbopictus and Aedes Ae. pseudalbopictus in bamboo forests, it is often ab- pseudalbopictus) and lay their eggs in tree holes and sent from deep forests [27]. bamboo stumps [26,27]. These species are likely to be Mogi et al. [27], suggest that the spread of Ae. al- vectors of arboviruses to vertebrates from which they bopictus from its original tropical forest region was take blood. These forest-confined viruses are largely possible following evolution from an ancestral wild unknown, but may emerge through increased con- species, due to adaptation to man-made habitats and tact with humans or domestic animals. They could then migration with humans to temperate climate re- then be transmitted by vectors established in villages gions, where Ae. albopictus developed a winter di- and cities, such as Ae. aegypti and Ae. albopictus, in a apause. In most introduced localities, it probably pattern similar to the emergence of the yellow fever encountered only limited competition from native virus in Africa from forests to villages and towns [5]. mosquitoes and when it did, Ae. albopictus proved to Based on current knowledge, it seems that Aedes be a robust competitor, e.g., with Ae. aegypti [31]. It albopictus is the species that has been the most suc- is likely that the ancestral wild species was already cessful in adapting to modern human settings among a vector of forest vertebrate arboviruses, for exam- the Albopictus subgroup. In some Asian countries, ple, dengue-like flaviviruses, or chikungunya-like al- such as Laos, Ae. albopictus is reported from deep phaviruses, which are monkey viruses [32].

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In both its native range Asia and recently invaded Bunyavidae), which results in an acute and po- South America [33] and Africa (like in Gabon, Paupy, tentially fatal infection in humans while it remains pers. com.), Ae. albopictus has retained its ancestral asymptomatic in animals. The Crimean-Congo Hem- capacity to colonize forest environments, however orrhagic Fever virus (CCHFv) is transmitted in the most of the time on the ecotone edges, laying eggs wild through a “tick-non human vertebrate–tick” syl- in natural pools of water and taking blood from non- vatic cycle. Human infections occur punctually via domestic vertebrates. It is logical to think that under a tick bite or from contact with contaminated body these conditions, Ae. albopictus populations would fluids of infected livestock or human patients. Only take blood from vertebrates carrying as yet unknown a few human infections lead to typical hemorrhagic viruses, such as from monkeys, terrestrial mammals, symptoms, and are reported as CCHF cases, the tip of birds or reptiles, and then be excellent bridge vec- the iceberg. Ticks, especially those belonging to the tors from animals to humans allowing the emergence Hyalomma genus, are considered as biological vec- of forest viruses. We can speculate that this is most tors but also reservoirs for CCHFv, as they are able to likely to occur in Asia. In comparison, in Africa, Ae. maintain the virus for several months or years indi- aegypti has already brought many, perhaps most, hu- vidually or among tick populations [35]. Although the man adapted viruses from the forest to human habi- viremia in vertebrate hosts is very short, some hosts, tats, such as yellow fever, dengue, chikungunya, and such as lagomorphs, hedgehog, cattle, small rumi- Zika viruses [6]. nants, deer and wild boar in Europe, are able to be- From regions recently colonized by Ae. albopic- come a source of infection for tick vectors [36]. CCHF tus, “modern” populations, highly adapted to the ur- is widespread throughout Eastern Europe, Africa, ban environment and excellent vectors, spread to all Asia and Middle East, and is emerging in West- continents. It is likely that invasive populations re- ern Europe and the Mediterranean Basin [37, 38]. invaded regions where ancestral populations already First attempts to correlate CCHF human cases to existed, such as in Asia and the Indian Ocean. These environmental conditions worldwide with focus on ancestral populations then found themselves in un- Turkey, showed that the disease likely emerged under favourable competition and modern Ae. albopictus warmer temperatures and sufficient number of days replaced them [34]. 5 °C in April, which probably increased develop- > In the coming years, geographical distribution of ment rate of thermophilous Hyalomma tick vectors Ae. albopictus will likely increase, especially in tem- and contributed to early activation of adult stages in perate regions and its control by insecticides will be- spring [39,40]. However, such modelling approaches come more difficult due to the emergence of resis- suggested much more complex multi-factorial situa- tance. Likewise, Ae. albopictus-vectored epidemics tions than only changing climate. are almost certain to increase. In addition to dengue, The issue of the suitable conditions for CCHF chikungunya and Zika, it could be responsible for yel- emergence in humans is particularly crucial in low fever epidemics, or of currently unknown viruses Southern France although the disease has never transmitted by forest edge Aedes mosquitoes of South been reported there. Indeed, the presence of one of American, South East Asia or Central Africa. A ma- the main vectors of CCHFv, Hyalomma margina- jor unknown for Ae. albopictus’ impact in temper- tum (Figure1), has been confirmed recently while ate regions is whether arbovirus replication at lower it was considered absent in the past, except in Cor- temperatures is selected to be rapid enough to reach sica [41, 42]. Its northern extension into mainland saliva before the female dies. France may have resulted from natural preexistent tick introduction events through host movements, 2. Crimean-Congo Hemorrhagic Fever emer- especially bird migrations, and successful establish- gence in Southern Europe and Hyalomma ment of the tick due to global increase of temper- ticks: having the right name doesn’t make ature and drying of habitats under current climate the vector changes [43]. Hyalomma marginatum is continuing its spread throughout Southern France with speci- Crimean-Congo Hemorrhagic Fever (CCHF) is a mens recorded in localities where it was absent two zoonotic disease caused by a RNA virus (Nairovirus, years earlier. In addition, several hotspots with more

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or less abundant tick populations have now been ticks without vertebrate hosts are necessary [36]. identified in seven departments of Occitanie and Moreover, it has been estimated that transovarial Provence-Alpes-Côte d’Azur regions in mainland transmission of CCHFv from infected females to lar- France (Vial, non-published data). Bio-ecological val ticks does not occur with sufficient frequency to investigations are being conducted to better under- allow maintaining the virus in the absence of am- stand environmental conditions constraining the plification of infection in vertebrate hosts [49]. In establishment of such an “invasive” tick, which is as- this peculiar context, it was shown in Africa the in- sumed to adapt to a relatively large panel of temper- tercession of another “partner of choice”, the tick ature and humidity compared to other Hyalomma H. truncatum that was confirmed to be able to am- species [44]. In addition to the evidence for tick vec- plify CCHFv among ticks through co-feeding trans- tor extension, CCHFv is suspected to already cir- mission on non-viremic animals [50,51]. As another culate in Southern France since specific antibodies consequence of low transovarial transmission rate in against CCHFv have been detected in Corsica from such “two-hosts” Hyalomma ticks, the infection of 13% and 2–3% of cattle and small ruminants, re- immature ticks on small vertebrate hosts constitutes spectively, with up to 80% of seropositive animals in a much more important amplifying mechanism for some infected farms [45]. No data are yet available circulation of the virus than infection of adult ticks on for mainland France but analyses are in progress. large ungulates [51]. Among the likely hosts for im- In Spain, scientists have first detected CCHFv in mature stages of H. marginatum and H. rufipes, birds Hyalomma ticks in 2010 [46] and autochthonous hu- are unable to replicate CCHFv while hares or hedge- man cases have occurred punctually since 2016 [47]. hogs are considered good amplifiers but remain very A similar evolution in France could be expected. scarce in Sahelo-Sudanian environments. However, However, the situation is a bit different. Indeed, al- red-beaked hornbills that are widely distributed in though H. marginatum is historically largely dis- Senegal and frequently infested by H. rufipes imma- tributed in the Iberian Peninsula, CCHF has emerged tures, were experimentally infected with CCHFv and in humans through the biting of another “unusual” succeeded to transmit the virus to tick larvae during tick, Hyalomma lusitanicum, which is present locally blood feeding [52]. In South Africa, ostriches which in Iberian forested oak areas and had never been re- are often infested by immature and adult Hyalomma ported before as an efficient CCHFv vector [48]. This ticks were also demonstrated as good CCHFv am- specific case proved that H. marginatum could be plifiers and thus potential sources for infecting large present, abundant and infected with CCHFv without amounts of tick vectors [53]. The intervention of such becoming necessarily an efficient vector. Past CCHF “helper” hosts could partially explain the emergence outbreaks from various ecosystems among the world of CCHF in Spain through the biting of H. lusitan- can inform on common patterns or rather local icum instead of H. marginatum. Hyalomma lusitan- specificities that result in efficient vectorial transmis- icum parasitizes quasi exclusively hares as imma- sion of CCHFv and disease emergence in humans. tures and red deer as adults, which are both known CCHF is occurring punctually but regularly in the as very good CCHFv amplifiers. A serological study in Balkans as well as in South and West Africa, suggest- the red deer recorded a prevalence twice as high as in ing an endemic epidemiological situation. People are domestic ungulates from Corsica [54]. Conversely, H. used to engaging in outdoor activities with high ex- marginatum infests lagomorphs but also many birds posure to infected ticks and livestock. Human cases at immature stages, and its adult stages prefer do- occur in synchrony with seasonal tick vector dynam- mestic ungulates in particular horses that do not de- ics and with an increase in virus transmission in the velop sufficient viremia to infect ticks. In France and sylvatic cycle. In these endemic regions, H. margina- Spain where hares are rare and horses abundant, this tum for Balkans and H. rufipes (formerly known as a may contribute to maintain a low rate of infection in subspecies of H. marginatum) for Africa have been H. marginatum through what is known in epidemiol- identified as the main CCHFv tick vectors, at least ogy as “dilution effect” [55]. in humans. As viremia is short and transitory in an- The epidemiological situation of CCHF in the for- imal hosts, their likelihood for infecting tick vectors mer Soviet Union and Turkey is also informative as remains low and other transmission modes among CCHFv is also transmitted by H. marginatum but

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the disease shows a very different profile. It emerged is emblematic for two reasons: the debate on its inva- in the form of massive outbreaks, in 1944, affecting sive status and pattern and the role of human activi- about 200 Soviet soldiers in the Crimean Peninsula ties; and the importance that a supposed invasive ex- and then followed by smaller recurrences [56], and otic species can take at the expense of native species. since 2002 in Turkey with an annual disease inci- Bluetongue disease is an emerging disease in Europe, dence reaching a plateau of 700 to 1300 cases/year associated with two distinct mechanisms: (i) the set- until recently [57]. In both regions, agriculture lands tlement of perennial populations of an Afrotropi- were abandoned during wartime, terrorist activities, cal vector species in the Mediterranean region, and or due to strict prohibition of hunting in some ar- (ii) the transmission of exotic serotypes by competent eas, and resulted in an increase of wild fauna and tick autochthonous Palearctic species. It is undoubtedly populations that favors the amplification of CCHFv one of the rare cases of emergence of a vector-borne natural transmission. Then, militaries or new set- disease for which the link with the global rise of tem- tlers conducting farming and cattle breeding activ- peratures is also strongly suspected [58,59]. ities were massively introduced in those regions al- As of 1998, Southern Europe underwent a new se- lowing CCHFv transmission to naïve susceptible hu- ries of emerging cases of Bluetongue disease involv- mans, through tick bites but also via direct contact ing different serotypes (1, 2, 4, 8, 9, 16) mainly in areas with animal infected fluids and nosocomial contami- where C. imicola was considered to be absent [60]. nations between humans. In such regions, apart from The first outbreaks were observed on several Greek suitable conditions increasing the probability of in- islands before they rapidly and progressively reached fection for tick vectors, changes in human exposure all the regions of the Mediterranean basin. In 1999, also contributed to the emergence of CCHF cases. Al- outbreaks were reported in North Africa, then be- though H. marginatum is described as particularly tween the years 2000 and 2004, in Spain, Continen- “aggressive” among Hyalomma ticks with a strong tal Greece, Sardinia and in France (Corsica) [60]. Fol- hunting behavior against its vertebrate hosts [44] and lowing these outbreaks, given the demonstrated vec- a relatively high affinity for humans at adult stage, we tor role of C. imicola in the Afrotropical region, en- assume that its biting remains rare and needs spe- tomological surveys were led in the regions with out- cial conditions to be boosted. Indeed, this tick is large breaks to highlight the presence of this species. These and is thus frequently detected and removed before surveys allowed to quickly draw a map of the distri- attaching, as observed during tick sampling in the bution of C. imicola in the Mediterranean basin, but field. In addition, in France, tick abundances remain it appeared to be absent in the north of Greece and lower than in southern countries where H. margina- in Bulgaria [60]. At the same time, C. imicola was col- tum has been well established for a long time, and lected in Italy (mainland, Sicilia and Sardinia). Ento- this may much more contribute to a relatively low mological surveys indicated a northern limit at 44° N rate of tick-human meeting. (at the north of Toscana), with a relatively rare pres- ence beyond this limit [61]. In 2002, the presence of C. imicola was confirmed in Corsica [62] where populations turned out to be widespread and very 3. Unexpected vectors, new virus: how Culi- abundant (with more than 10,000 insects collected coides biting midge species threaten the per night) [63]. More entomological surveys followed, livestock production worldwide which confirmed the presence of the species in the Balearic Islands [64], in the north of Spain and in Culicoides imicola is a biting midge species from the Catalonia [65]. On the French mainland, the species Ceratopogonidae family, responsible for the trans- was collected for the first time in 2003 in the Var de- mission of viruses of veterinary importance such as partment in very low abundances compared to Cor- the Bluetongue virus in the Afrotropical and Mediter- sica [63]. After this introduction and up to this day, ranean regions. Bluetongue is a disease of which eti- the entomological surveillance implemented on the ological agent is a virus of the Orbivirus genus trans- Mediterranean coast shows a presence of C. imicola mitted by species of the Culicoides genus (Figure1) in a limited area [63], (Var and Alpes-Maritimes de- to domestic and wild ruminants. Culicoides imicola partments). A second introduction was reported in

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2008 in the Pyrénées-Orientales department where the establishment of the species, or by increasing dis- entomological surveys showed a limited distribu- persal by wind. Furthermore, human activities could tion and low abundance, as was the case in the Var. have helped the establishment and local growth of Since 2005, the Var population is the northernmost populations by increasing host availability through population of the species. No individual has been the intensification of livestock production during the collected in the Pyrénées-Orientales since 2012, and past centuries. Today, the expansion dynamics of es- this population is considered as extinct [66]. A pos- tablished populations seem, at least partially, regu- itive capture in Switzerland is considered by experts lated by local abundance and their dispersal capaci- as a roaming individual or a trap artifact (the trap was ties, as well as the environmental conditions and low previously used in Spain). abundances at the northern limit. Thus, the north- For a long time, the hypothesis of a recent col- ern limit of distribution of C. imicola in the Mediter- onization of Mediterranean territories by C. imicola ranean basin has not shown any major variation over was the dogma, the observed outbreaks being ex- the last 20 years. plained by a dispersal of infected females. This re- During the emergence period of the Bluetongue cent invasive status being based on the sole basis of disease in the Mediterranean basin (2000–2005), all historical observations of its presence in the Mediter- eyes turned to the north coast of the Mediterranean ranean basin, large sampling efforts were deployed in Sea, towards C. imicola. Animal health actors and the all the region to find the species. In retrospect, en- scientific community supposed at the time that there tomological investigations prior to 2000 in Italy (be- was a great risk that this species of Afrotropical origin fore BTV outbreaks), contained methodological bi- might colonize temperate zones throughout Europe ases (collection sites, type of traps, sampling period), and become responsible for the transmission of sev- suggesting that they could never have collected C. eral Bluetongue disease serotypes. As it turns out, an- imicola individuals, even today [61]. Thus, model- other story unfolded, which surprised the entire sci- ing works as well as studies in population genetics entific community and highlighted the role, not of an and phylogeography were needed to address the hy- exotic species highly recognized as a vector in its na- pothesis of an ancient presence of C. imicola in the tive area, but of autochthonous species thought to be Mediterranean basin, namely well before the emer- poor vectors. gence of BTV in this region. The evolutionary history Thus, surprisingly, serotype 8 of the BTV was in- of C. imicola is presented as follows [67–69]. troduced in 2006 in the north of Europe, followed by In the west of the Mediterranean basin, midges serotype 1, and were intensively transmitted by au- reportedly took two routes to colonize the south- tochthonous Palearctic Culicoides. Culicoides imicola west of Europe. At least 200 years ago, Morocco was meanwhile absent in these areas. This situation would have served as a source for Spanish and Por- had already been observed in the Balkans. In the ab- tuguese populations, while Algeria provided emi- sence of an authorized vaccine at the time, control grants to France and Italy. The low level of genetic measures were not effective to contain the spread of differentiation could demonstrate colonization dy- the virus which infected tens of thousands of farms in namics with recurring gene flows between popula- Europe. France reported approximately 15,000 out- tions. Culicoides imicola’s strong capacity to disperse breaks in 2007 and more than 30,000 in 2008 (in- by wind appears to be a fundamental factor of its cluding around 5000 cases due to serotype 1), be- successful colonization. In this regard, a study com- fore mandatory vaccination campaigns reduced the bining the modeling of dispersal by wind and popu- transmission (83 outbreaks declared in 2009 and only lation genetics showed that populations established one in 2010). Laboratory studies on vector compe- in the Pyrénées-Orientales had a Corsican origin in- tence, although methodologically very complicated stead of a Catalan origin, as first suggested by the for the genus Culicoides, confirmed the observed ev- geographical distribution of the species between the idence: autochthonous Palearctic Culicoides species two border areas. The modern role of climate change (C. obsoletus, C. scoticus, C. chiopterus, C. dewulfi could have contributed to the geographical expan- and species of the Pulicaris group) are competent for sion of C. imicola by increasing the size of popula- the transmission of several serotypes of BTV. Their tions [58, 59], by creating new suitable habitats for strong competence was also confirmed during the

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2011 epizootic outbreak of Schmallenberg virus, a coevolution between strains of viruses and vector novel orthobunyavirus infection in ruminants in Eu- species is not a prerequisite for the spread of ar- rope transmitted by Culicoides [70]. Today, the scien- boviruses. Pathogen-vector-host interactions are tific community considers that all abundant species highly dynamic in Culicoides-borne arbovirus sys- in the Palearctic region are involved in the transmis- tems, and transmission patterns can be radically sion of the Bluetongue and Schmallenberg viruses at altered in response to changes in climate, agri- varying levels of importance for which determinants culture, animal trade, animal husbandry practices must still be identified (role of saliva, co-evolution and human mobility. The numerous possibilities virus-vector, endosymbiotic community). of encounter between different viruses and viral Thus, the Culicoides example shows that health serotypes, circulating with the movement of ani- situations can shift in very little time and cause im- mals, and the different species and populations of portant economic consequences, and that dogmas or autochthonous Culicoides offer many opportunities hypotheses can be quickly swept away. for new virus-vector associations which could lead What is the future of Culicoides vector-borne dis- to new emergences. eases? The past 30 years have shown that almost all land areas have Culicoides capable of transmitting viruses which could induce emergences with im- 4. Woe in the meadow: spittlebugs and the portant consequences for animal production and (re)emergence of the plant pathogen Xylella human populations (emergence of the Schmallen- fastidiosa berg virus in 2011, re-emergence of the Bluetongue disease in 2015 in France, outbreak of the Oropouche The bacterium Xylella fastidiosa (Xanthomon- virus in Guyana in 2020, emergence of African horse adaceae, Gammaproteobacteria) is transmitted be- sickness in 2020 in Thailand and Malaysia). In total, tween plants by xylem-sap feeding insects belonging six serotypes of BTV are reported to be circulating to several families of Hemiptera (Aphrophoridae, in Europe [71][https://ec.europa.eu/food/animals/ Cercopidae, Cicadellidae, Cicadidae and Clastopteri- animal-diseases/control-measures/bluetongue_ dae). Xylella fastidiosa is associated with diseases of enandrequirecontrolmeasures]. important crops and ornamental plants in the Amer- Another viral disease transmitted by Culicoides icas [73, 74] Biofilm-like colonies are formed that to wild and domestic ruminants is on Europe’s can completely occlude vessels of the xylem, thereby doorstep: the epizootic haemorrhagic disease (EHD) blocking water transport. Infected plants exhibit leaf also caused by an Orbivirus. It has never been re- scorch symptoms and can die in case of heavy in- ported in the European Union (EU), although in re- fection. Xylella fastidiosa is for example involved in cent years outbreaks of this disease caused by EHDv Pierce’s disease (annual costs of more than US$100 serotypes 6 and 7, previously considered to be non- million for the California grape industry [75]) and pathogenic, were observed in neighboring countries Citrus variegated chlorosis disease (about US$120 of the EU (Morocco, Israel). It poses a significant risk million loss for the Brazilian citrus industry each of introduction and establishment of EHDV in the year [76]). EU. Given that competent vectors are widely dis- By feeding on the xylem sap of an infected plant, tributed and abundant in Europe (the same as for insects acquire the bacterium. Xylella fastidiosa mul- BTV and SBV), the risk for sustainable EHDV circu- tiplies in the cibarium (a pouch in front of the mouth lation, if introduced, is high [72]. Moreover, clinical cavity) of the insect but vectors can immediately in- signs in cattle are similar to those of Bluetongue oculate the bacterium to a new host without any la- which emphasizes the need for accurate and specific tence [73]). Thus, the spread of X. fastidiosa in the detection tools, as well as skilled and informed vets environment is primarily linked with the abundance and surveillance agencies. and feeding preferences of the vectors. In conclusion, the emergence of Culicoides- Before the Italian crisis in 2013 [77], all knowl- borne arboviruses, molecular tracing of strains, edge about vectors of X. fastidiosa came from the empirical laboratory competence data, and saliva- Americas. However, communities of insect vectors vector-pathogen interactions studies indicate that that occur in the Americas and in Europe are almost

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completely different [78]. Knowing that the host- be adapted on a case-by-case basis [84]. Interestingly, spectrum of X. fastidiosa contains nearly 600 species species distribution modelling as well as molecular from more than 80 plant families and given the im- approaches have shown that this insect would be the portance of international plant trade, one can a pos- perfect sentinel to follow the spread of X. fastidiosa teriori wonder if the lack of anticipation to gather in the environment [84], instead of targeting only knowledge on European vectors was the best modus symptomatic plants, which is the current preferred operandi. strategy for surveillance. The Italian outbreak killed thousands of olive trees Genetic studies [84, 85] and mechanistic- sometimes centuries old. This outbreak and the de- statistical approaches [86] seem to show that the tection of X. fastidiosa in Corsica [78], Spain [79] and introduction of X. fastidiosa in Europe is not as re- Portugal [80] in the years that followed had the ef- cent as 2013 and could date back to the early 90’s. fect of an electric shock in Europe, who was sud- If we consider international plant trade in the last denly in a hurry to grant research projects. Unfortu- century, these results are not surprising and its in- nately, projects were mostly conducted on a coun- troduction may even be older. Furthermore, niche try basis, with no real intention to get a comprehen- model surveys show that a large part of Europe sive view of X. fastidiosa diversity and distribution is climatically suitable for X. fastidiosa [87] and P. throughout Europe to decipher plant-vector trophic spumarius [84]. So, is X. fastidiosa an emerging or networks and assess their potential impact on the a re-emerging disease and what would explain that spread of X. fastidiosa or to better understand if and outbreaks were noticed only recently? where this endophyte constitutes a real threat or why The following scenario is hypothetical and could and when it could become one. be contradicted in the next years but it fits well with At the beginning of the crisis, and, we must say still observations made on the bacterium and its vectors. now, little consideration has been shown for poten- When bacterial populations are small and sap flow tial vectors of X. fastidiosa. Ironically, what was con- is sufficient (i.e. when weather is not too dry and sidered as a significant advance was in fact a redis- plants are relatively young), most if not all plants are covery of the ability of the meadow spittlebug Phi- asymptomatic to X. fastidiosa. Asymptomatic plants laenus spumarius (Aphrophoridae) to transmit the might act as reservoirs to the disease [86]. In addi- disease [81], which was known since 1950 [82] (Fig- tion, the bacterium is sensitive to cold and complete ure1). From 2014, the meadow spittlebug, that had recovery of plants after winter is observed [88]. Be- never been considered as a pest for European agri- fore the Italian crisis that might have served only as a culture, was pushed to center stage as a public en- revelation of the presence of X. fastidiosa, symptoms emy. Later, Philaenus italosignus and Neophilaenus could have been mistaken with summer drought. In campestris were also proven as effective vectors. Fur- Europe, overwintering of adults of insect vectors is ther studies are needed to better understand if other not observed so far. Adults die in winter and species xylem-feeders among the 120 species listed for Eu- overwinter as eggs. As a consequence, the new gen- rope (52 in France) [78] could play a role in disease eration must re-acquire the bacterium from infected spread. Until now, P. spumarius remains the main plants, which may slow down bacterial spread. Yet, vectors as it is highly polyphagous, widely distributed there is no transmission of the bacterium to the eggs in the Palearctic from sea level to high elevation and and infectivity is lost between nymphal stages [73]. size of local populations can be large [83]. Notably, In addition, it seems that X. fastidiosa multiplies less it is present everywhere in France including in ar- efficiently in P. spumarius than in American vec- eas where outbreaks of X. fastidiosa have been de- tors such as the glassy-winged sharpshooter, Homa- tected by plant protection services (Corsica; PACA; lodisca vitripennis or the blue-green sharpshooter, Occitanie). Surprisingly, its adult feeding preferences Graphocephala atropunctata. These elements sug- are not the same in Corsica and mainland France. gest that climate change (milder winter and harsher In Corsica, adults feed almost exclusively on Cistus drought) could contribute to the re-emergence of X. spp. while they seem more polyphagous elsewhere, fastidiosa in Europe. Nevertheless, as vectors seem which suggests that the disease dynamics may be dif- to feed preferentially on healthy host plants [89], a ferent and that management strategies may have to climate-mediated acceleration in the disease phe-

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nology (ie faster incubation or symptom onset) may 5. To be or not to be a vector? be counterbalanced by a reduction in disease spread due to vector feeding behavior [90]. We can suppose The previous histories of yellow fever, dengue, that we will detect more outbreaks in the future but Crimean-Congo hemorrhagic fever, Bluetongue this will certainly also depend on an increase in our diseases and Xylella fastidiosa lead us to consider technical capacity to link symptoms with the pres- the factors needed, but not always sufficient, for an ence of the bacterium. However, it is hard to believe arthropod species that was initially of little interest that we will experience a system’s runaway if the in- for human, animal and plant health, to become a teracting species (vectors X. fastidiosa) remain the major concern and an enemy to fight. + same. The situation in Italy was specific with olive First of all, the arthropod, or to be precise, a given tree monoculture, and grass strips inhabited by thou- population of a given species of an arthropod, must sands of specimens of P. spumarius, which likely fa- be able to transmit the pathogen (or a given popu- vored a quick spread of the disease. lation or genotype of a pathogen), biologically or me- Intensive surveillance effort should be never- chanically. Mechanisms may be different between cy- theless set up to ensure that more efficient vec- cles involving vertebrates and plants. tors are not introduced to Europe, which could In the field of veterinary and medical entomol- cause system’s runaway as it was observed in Cali- ogy, this ability to transmit a pathogen biologically is fornian grapevines when the glassy-winged sharp- called vectorial capacity, which includes vector com- shooter was introduced in the 80’s [91]. Indeed, petence (i.e., the ability of a blood feeding arthro- the dramatic Pierce’s disease crisis was more the pod to become infected after ingestion of an in- consequence of the encounter between this highly fected blood meal and later transmit the pathogen polyphagous/efficient vector and X. fastidiosa than via its saliva). Both terms, vectorial capacity and vec- the consequence of the bacterium itself, which was tor competence, have been formalized since Mac- already present in California. Donald [96], and include parameters related to vec- Reducing bacterium spread requires acting on a tor density (m), feeding rate and trophic preferences set of different biotic (vectors, plants) and abiotic (a), longevity (p), time necessary for pathogen to (climate, landscape) factors [92], which complicates complete development in the arthropod from inges- management. No effective solution has been found tion in midgut to the saliva (n), infectiousness of so far despite important research efforts in the US. the vector to the vertebrate host (b), susceptibility If pesticide use can reduce pathogen spread, bene- of the vertebrate host to the virus (c), and the ver- fits may take multiple seasons to become apparent tebrate host infectious period (r ). Many other fac- and repeated spraying is required to reduce popula- tors also contribute such as vectorial transmission of tions of vectors [93], which may result in adverse en- the pathogens between generations, biology of non- vironmental and health effects. Importantly, a gen- biting stages, competition, predation, etc. Knowing eral framework to predict how vector-plant interac- the values of these parameters makes it possible to tions affect the spread of X. fastidiosa is lacking. We estimate the basic reproductive number of the virus, still have no idea on how vector behavior (e.g. feed- R0, which is the total number of cases derived from ing duration), phenology, fitness, population size, one infective case that the vector population would feeding preferences can alter rates of spread. The distribute to vertebrate hosts best option to control the spread of the disease is 2 n R0 (ma p / lnp) b c 1/r. certainly to keep increasing our knowledge of the = × − × × × pathosystem to, for example, identify entities that are The epidemiology of plant pathogens (bacteria, key to plants–X. fastidiosa–vectors interaction net- viruses, fungi) is also dependent upon the popu- work integrity and could be targeted for disease man- lation dynamics, dispersal, host-selection behavior, agement, identify conditions that could reduce the and feeding behavior of the vectors [97]. Hemipteran spread of X. fastidiosa or facilitate plant recovery and insects are by far the most important vectors of plant propose agro-ecological management strategies to pathogens [98]. Nevertheless, as compared to im- reduce risks (e.g. biocontrol of P.spumarius with egg portant viral vectors, such as aphids [99] and white- parasitoids [94]). flies [100], there are still significant gaps in our

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Figure 2. Encounter and compatibility filters, the example of yellow fever, from [95], and [25]. knowledge of vectors of bacterial pathogens [98]. Just this intrinsic biology of the arthropods is Hemipterans penetrate plant tissues with their stylet not sufficient to make it a vector. Its environment to feed on the mesophyll and vascular system, or may, or may not, allow this vector potential to arise. exclusively on phloem or xylem. Pathogens can be According to Combes [95], the specificity of the non-persistent, semi-persistent or persistent [97,98, vector–pathogen interaction passes through four 101]. Non-persistent pathogens can be acquired or stages, which he named encounter and compati- transmitted in seconds through probing test biting bility filters (Figure2). These four stages are: (1) to or feeding. Pathogens can be lost quickly and mul- co-occur in space and time, (2) to meet each other tiple encounters with infected plants are required (behavior), (3) to recognize each other (specificity, re- for vectors to remain infective. For semi-persistent ceptors), and (4) to accept each other (susceptibility, pathogens, acquisition can occur within minutes, but immunity). the efficiency increases with longer feeding. The re- All these parameters of the vectorial capacity are tention period is longer (hours to days) and infectiv- subject to genetic drift and selection pressures, and ity is lost after each molt. For persistent pathogens, evolve in time and space. An excellent example is vectors remain infective until death after a single the recent Zika fever pandemic, where the virus was encounter with an infected plant. In addition, the transmitted worldwide by very different populations pathogen can be circulative or not. Non-circulative of Ae. aegypti, with invasive populations in America pathogens are only associated with the stylet or and Asia proving to be better vectors of the Zika virus the foregut region of the vectors while circulative than ancestral populations in Africa [102]. pathogens are taken up into vector cells and trans- Recognition, susceptibility and specificity are ported within the vector hemolymph. Consequently, components of arthropod immunity. It seems that circulative pathogens are generally characterized by the first observation of an insect immune response a high degree of vector specificity. Finally, pathogens dates back to the end of 19th century, when Cuenot can either multiply (propagative pathogen) within observed phagocytosis of insect cells in hemolymph the insect vector or not (non-propagative). Xylella (cited by Munson, 1953 [103]), but it was not until fastidiosa is semi-persistent in immatures, persis- the 1960s that scientists really began to study the tent in adults; non-circulative and propagative. In- immune mechanisms of arthropods [104, 105]. The terestingly, only a few species have been reported immune system of arthropods is activated when the as efficient vectors for both bacterial and viral plant arthropod interacts with “non-self” biological agent. pathogens. Furthermore, it seems that some groups This can be an infectious agent of the arthropod of Hemiptera are capable of transmitting bacterial (virus, bacterium, fungus, parasite, parasitoid), or pathogens (psyllids), but not viruses and vice and a plant or vertebrate pathogen transmitted by the versa (aphids, whiteflies, and scales) [98] a specificity arthropod. Drosophila, a diptera like mosquitoes, that is not well understood yet. was the main model for the study of arthropod

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immunity. This research domain was recently re- pathogens, and a few extrinsic factors, in particular warded by a Nobel Prize to Jules Hoffmann, a French environmental, social and climatic factors. However, academician. (http://www.academie-francaise.fr/ the relative weight of these factors, the interactions les-immortels/jules-hoffmann). between variables and the evolutionary aspects of Most of the time, the immune system is not vector systems are still very poorly known. It is there- efficient enough and arthropod-specific infectious fore difficult to anticipate the unpredictable. Among agents are lethal to insects and Acari. The pathogens the very numerous possibilities of encounter and we have taken as examples are vertebrate or plant compatibility, if most do not succeed and abort, there pathogens that do not kill their vectors, and most of is no doubt that transmission cycles will develop or the time have little effect on the fitness of the vec- emerge. tor. The infectious agent not only is not destroyed by In the absence of effective control measures, out- the arthropod after ingestion, but it replicates in the breaks of dengue fever, transmitted by Aedes albopic- arthropod’s body, either reaching the salivary glands tus, will develop in mainland France, Xylella fas- or remaining in the cibarium, and later is transmit- tidiosa will continue to spread and possibly wreak ted to another host. Mechanisms of tolerance or es- havoc on some crops and new outbreaks of human cape have therefore been selected both in the infec- and/or animal diseases due to tick-borne or Culi- tious agent and in its vector. coides-borne viruses will emerge. Other vector-borne Apart from the physical barriers (cuticle; digestive, diseases, which we do not even suspect yet, will respiratory, sexual epithelium, . . . ), the main immune (re)emerge or will be introduced into France. mechanisms are either cellular (phagocytosis, nodu- Charles Nicolle as early as 1933 had warned us: lation, encapsulation or via molecules produced by “diseases will always continue to emerge” [109]. An- hemocytes,) or humoral and responsible for the pro- toine Béchamp and Louis Pasteur reminded us that duction of proteins like prophenoloxidase or antimi- “the microbe is nothing, the context is everything”, crobial peptides. The main pathways are Toll, Imd, prefiguring the “One Health” approach that is now JAK/STAT, RNAi immune pathways [106–108]. Differ- becoming the dominant paradigm. ential activation of these pathways depends on the These old, but still very relevant views require arthropod’s species, and whether the arthropod in- a holistic approach, taking into account the com- teracts with fungi, parasites, bacteria or viruses. plexity of interactions between diseases, microbes, All the conditions above needed for efficient trans- hosts, vectors, environment, and their evolutions. If mission are rarely met, and it is therefore under- the worst does not always happen, new diseases al- standable why being a vector is an exception. How- ways appear or exotic diseases spread to new or un- ever, considering the very large number of poten- expected environments. Additionally, it goes with- tial vector species and large number of pathogens, out saying, no developed or developing country is while we are presently facing only a limited number fully prepared for epidemics or pandemics, and ev- of dangerous cycles, this must be a very small frac- ery country has important gaps to address in terms tion of thousands, if not millions, of other potential of disease surveillance and control, vector-borne or cycles that have failed. The understanding of the cur- not ! Without a doubt, the COVID-19 pandemic, due rent efficient cycles allows us to conceive possible to SARS-Cov2 virus, has dramatically confirmed this future cycles. feature. As a conclusion, the main recommendations, from basic research to implementation, we can 6. Conclusions: the worst doesn’t always hap- make to limit the consequences of new “Egyptian pen but we should keep an eye on it! plagues” related to vectors and vector-borne diseases The examples of disease emergence that we have are: taken, in the field of human, animal and plant to better inventory and monitor species and • health, and then the attempt to conceptualize what population genetic diversity of potential a vector of infectious pathogen is, make us hum- vectors, infectious agents, plant and animal ble. Most of the generic factors are well identified, hosts and to characterize their distribution, relating to the biology and genetics of vectors and their abundance and presence drivers,

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to better understand the interactions be- increased risk and promote their participa- • tween the components of vector systems tion in the surveillance and early detection (vectors, hosts, pathogens, environment) of vector-borne diseases, and the evolution of these interactions, to increase the role and engagement of all • including mechanisms of adaptation to new actors (from institutional organizations to environments, farmer, breeders cooperatives and citizens) to investigate socio-economic and environ- in the implementation and design of sustain- • mental context in which the pathogens cir- able tools and strategies for disease manage- culate or vectors spread, ment, and to help stakeholders in optimiz- to model different scenarios of emergence ing and tailoring interventions and surveil- • and spill-over, lance plans to the regional contexts (vectors to develop more effective and sustainable present, absent, limited abundance). • tools for disease and vector control, to advocate for One Health consideration • Acknowledgements early in the surveillance or research pro- grams, and to hammer home loss of biodiver- This opinion piece came out in the stimulating frame sity, climate change, exponential increase in of the KIM RIVE (Key Initiative Montpellier: Risks and intercontinental exchanges as a main cause Vectors), supported by MUSE (Montpellier University of emergence, of Excellence) and défi clé RIVOC, supported by Ré- to train future epidemiologists, entomolo- • gion Occitanie. gists and health professional or actors to con- CG would like to thank her colleagues from cepts of emergence and to good practices, Cirad, Thierry Baldet, Thomas Balenghien, Maxime to develop economics and social sciences • Duhayon, Hélène Guis, Karine Huber, Stéphanie applied to health issues to understand how Jacquet and Ignace Rakotoarivony, for the good work socio-economic factors impede early de- and the fruitful discussions since 2009. AC would like tection, outbreak response, surveillance to thank her colleagues Jean-Yves Rasplus and Jean- and control and characterize the impact of Pierre Rossi from the INRAE for staying the course vector-borne diseases across actors of the despite the Xylella storm since 2015. DF would like health/agricultural systems, to thank Christophe Paupy for non-published data to investigate farmers’, breeders’, health ac- • from Gabon, as well as Anna Cohuet and Jeff Powell tors’ and stakeholders’ perception of the for fruitful discussions on vector concepts.

French version

Le moustique tigre (Aedes albopictus), la tique géante vecteurs, utilisés à titre d’exemple, nous offrent l’oc- (Hyalomma marginatum), le moucheron Culicoides casion de nous demander comment et pourquoi imicola et le cercope des prés (Philaenus spumarius), nous sommes arrivés à ces situations, et les raisons tous encore inconnus dans le sud de la France il y pour lesquelles ces arthropodes et ces agents patho- a quelques années ou décennies, sont-ils nos nou- gènes sont devenus une menace pour les humains ou veaux fléaux d’Egypte? leurs productions. Ces quatre espèces d’arthropodes sont des vec- Au-delà des lieux communs sur des phénomènes teurs d’agents infectieux aux humains, aux animaux bien réels aux conséquences dramatiques tels que et aux plantes. Les superlatifs dont ils sont parfois le changement climatique, les modifications de l’en- affublés reflètent les préoccupations qu’ils suscitent vironnement, les changements de pratiques agri- dans la population générale, chez les éleveurs et agri- coles, l’urbanisation, l’intensification du commerce culteurs ainsi que chez les décideurs. mondial, c’est souvent la conjonction d’un ensemble Ennemis à surveiller et combattre, contre les- d’événements, la plupart du temps avec une faible quels nous semblons relativement impuissants, ces probabilité d’occurrence, qui conduit à l’émergence

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de la transmission d’un agent pathogène par un vec- la santé et les questions environnementales (craintes teur : insecte, acarien, mollusque, nématode (voir de contracter une maladie, suspicion sur les vaccins, définition ci-dessous). En d’autres termes, le pire changement des habitudes de consommation, utili- n’est jamais sûr, mais c’est le pire qui retient notre sation d’insecticides, abattage massif, etc.), etc. attention en tant qu’humains, lorsque nous sommes L’évaluation des risques, la prévention et le directement concernés. contrôle de ces maladies émergentes ou de leurs Pour les maladies humaines uniquement, l’Orga- vecteurs invasifs constituent des défis majeurs sur nisation Mondiale de la Santé (OMS) estime que les les plans sanitaire, écologique, social et économique. maladies à transmission vectorielle (MTV) (telles que Les exemples récents les plus problématiques en le paludisme, la dengue, la maladie de Chagas, la France métropolitaine concernent la dengue, la leishmaniose, la trypanosomiase humaine africaine) fièvre Zika, le chikungunya, la fièvre du Nil occi- représentent plus de 17% des maladies infectieuses dental, les arbovirus transmis par les phlébotomes, et sont responsables de plus de 700 000 décès par an la maladie de Lyme, en ce qui concerne l’humain; dans le monde. Les coûts économiques des MTV hu- la fièvre catarrhale ovine, la fièvre hémorragique maines (surveillance, coûts médicaux et non médi- de Crimée-Congo (une zoonose), la peste porcine caux, contrôle des vecteurs, pertes de productivité) se africaine, l’anaplasmose, pour le bétail; de nom- chiffrent en milliards d’euros par an. breuses maladies virales (Sharka, tomato leaf curl En outre, les conséquences économiques de cer- New Delhi virus), des phytoplasmes (par exemple, taines de ces maladies à transmission vectorielle sur la flavescence dorée) et des maladies bactériennes l’agriculture et l’élevage sont colossales. Elles ont des (par exemple, Xylella fastidiosa, la maladie du dragon impacts économiques directs importants : morbidité jaune) pour les espèces végétales sauvages et culti- du bétail, réduction de la production et des revenus vées. En l’absence de mesures de lutte efficaces (trai- agricoles, interdiction du commerce du bétail et du tements curatifs, biocides, vaccins), la prévention, sperme, quarantaine imposée, coûts des tests biolo- la réduction et l’atténuation des risques nécessitent giques, mesures de surveillance et de contrôle. Par l’identification des voies de colonisation, la détection exemple, en Allemagne et aux Pays-Bas [1,2], l’impact précoce de l’introduction et un contrôle efficace des de la fièvre catarrhale ovine sur le bétail a été estimé vecteurs. Actuellement, la lutte contre les vecteurs à plusieurs centaines de millions d’euros. Dans le do- repose essentiellement sur l’utilisation d’insecticides maine phytosanitaire, la maladie des pousses jaunes chimiques polluants contre lesquels les arthropodes ou maladie du dragon jaune (Huanglongbing, HLB) développent une résistance. Un changement radical causée par Candidatus Liberibacter spp. transmis par des approches et des pratiques est nécessaire et de- les psylles, est le pathosystème agrumicole le plus mandé par la société qui souhaite un environnement destructeur au monde, avec un coût estimé pour la plus sain et une meilleure santé. C’est un objectif Floride à 8,92 milliards de dollars de recettes et 4,62 de nombreuses régions françaises, de l’Union Euro- milliards de dollars de produit intérieur brut entre les péenne dans le cadre de son « green deal », et des productions végétales de 2006/2007 et 2010/2011 [3]. Nations Unies dans une stratégie « Une seule santé » La sharka, causée par le Plum pox virus transmis par intégrant des objectifs de développement durable. les pucerons Aphididae, est la maladie la plus dévas- Cependant, des années d’efforts de recherche et tatrice des arbres fruitiers à noyau. Elle génère des de développement n’ont pas permis de résoudre en- pertes annuelles de plusieurs centaines de millions tièrement les problèmes et il existe une course perpé- d’euros [4]. tuelle aux armements entre les humains, les vecteurs Il existe également des impacts socio-économi- et les agents pathogènes. De nouveaux outils sont ques indirects qui concernent toute MTV affectant en cours de développement (tous ne sont cependant les plantes, les animaux ou les humains : incapa- pas consensuels), ou restent à inventer : diagnos- cité de travail des éleveurs, des agriculteurs, des tra- tics, traitements, chimie verte, insecticides à base vailleurs, perturbation des chaînes d’approvisionne- de plantes, répulsifs, pièges, compétiteurs, parasites, ment, coûts de la surveillance et des tests pour la dé- prédateurs, techniques de l’insecte stérile, transgé- tection de la maladie et préoccupations des consom- nèse, vaccins bloquant la transmission, densovirus mateurs et des citoyens concernant les menaces pour d’insectes, endosymbiontes Wolbachia, microbiote,

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mais aussi éducation, approches comportementales, (Occitanie et Provence-Alpes-Côte-D’azur (PACA)), sciences participatives et modélisation des risques. en matière de santé humaine, animale et végétale Un effort est également nécessaire pour mieux pour illustrer comment et pourquoi un arthropode comprendre les processus d’émergence afin de ou un agent pathogène sort de l’anonymat et devient mieux anticiper et prévenir les risques. un ennemi public. À partir de ces modèles, nous ver- Nous prendrons quelques exemples historiques et rons les conditions nécessaires pour que ces émer- contemporains, notamment dans le sud de la France gences se produisent, et nous réfléchirons à l’avenir.

Définition d’un vecteur

Un vecteur est tout organisme qui transmet activement un agent infectieux d’un hôte à un autre (animal ou végétal). Le concept de transmission active exige que le vecteur, par son comportement, permette la transmission d’un agent infectieux en le prenant chez un hôte et en le transmettant à un autre hôte. L’agent infectieux peut, ou non, se multiplier dans le vecteur. Cette définition exclut donc la plupart des hôtes intermédiaires qui libèrent passivement des agents infectieux dans l’environnement.

1. Diffusion des flavivirus de primates par les en Amérique tropicale, par l’intermédiaire de per- moustiques Aedes aegypti et Aedes albopic- sonnes infectées et/ou d’Ae. aegypti transportés sur tus des navires, au cours de la traite triangulaire des es- claves, qui a débuté au 16ème siècle [7,8]. À son arrivée dans les forêts tropicales d’Amérique cen- La fièvre jaune (FJ) a été l’une des maladies hu- trale et du Sud, le virus a trouvé à la fois des singes maines transmises par les moustiques les plus dévas- du Nouveau Monde sensibles et de nouveaux mous- tatrices, en Afrique, en Amérique et même dans cer- tiques endémiques de deux genres, Sabethes sp. et tains ports européens, pendant des siècles. Son his- surtout Haemagogus sp., compétents pour permettre toire éclaire les mécanismes d’émergence, d’instal- sa réplication et sa transmission. Le virus de la fièvre lation et de propagation d’une zoonose depuis les jaune a donc connu simultanément deux événe- forêts africaines jusqu’aux villes américaines. Mal- ments de transfert inter-espèces : de singes africains heureusement, ce qui s’est passé il y a cinq siècles à des singes américains, de moustiques Aedes afri- peut se reproduire, comme le montrent les exemples cains à des moustiques américains. De nouveaux suivants. cycles forestiers de fièvre jaune se sont ainsi déve- L’histoire naturelle de la fièvre jaune en Afrique loppés, impliquant des primates sud-américains et a été comprise il y a plusieurs décennies [5]. Le vi- des moustiques Haemagogus, dont les larves se dé- rus de la fièvre jaune circule dans les forêts africaines veloppent dans les creux d’arbres. Phylogénétique- de singe à singe, transmis par des moustiques de fo- ment, le genre Haemagogus parait être assez proche rêt appartenant au genre Aedes (Ae. africanus, Ae. lu- du genre Aedes [9], ce qui pourrait expliquer la ca- teocephalus, Ae. furcifer, Ae. simpsoni s.l., Ae. opok, pacité des Haemagogus à souvent transmettre les etc.), avec des incursions dans les villages où sont mêmes virus : fièvre jaune, dengue [10], Zika [11], présents des moustiques Ae. aegypti anthropophiles et chikungunya [12], tous introduits en Amérique domestiques, capables de répliquer et transmettre du Sud. le virus de la fièvre jaune aux villageois [6]. Le vi- rus est ensuite introduit par des individus virémiques Parallèlement, Ae. aegypti s’est adapté aux villes dans les villes africaines, où il trouve des popula- américaines, et même les régions non tropicales ont tions urbaines d’Ae. aegypti capables de générer des subi des épidémies de fièvre jaune, comme la célèbre épidémies. épidémie de Philadelphie en 1793 (5000 morts). Ce virus de la fièvre jaune adapté à l’humain et des Cette combinaison d’un cycle sylvestre et urbain populations d’Ae. aegypti urbains ont été introduits de la fièvre jaune en Amérique a permis l’émergence

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Figure 1. Arthropodes vecteurs de maladies humaines, animales et végétales. A. Aedes (Stegomyia) albopictus, female ©Nil Rahola, IRD. B. Hyalomma marginatum ©F Stachurski, CIRAD. C. Culicoides nubeculosus, female ©JB Ferré, EID méditerranée. D. Philaenus spumarius ©Jean-Yves Rasplus, INRAE. d’épidémies qui ont sévèrement affecté l’histoire de département français de l’île de la Réunion, dans la colonisation du Nouveau Monde [13]. Ces cycles se l’océan Indien, il n’est arrivé en France continentale sont étendus à toute l’Amérique du Sud et Centrale, qu’en 2004 [18]. Aedes albopictus est aujourd’hui où ils sont toujours actifs, comme le montre l’épidé- implanté dans 58 départements de la France mé- mie de fièvre jaune de 2016–2018 au Brésil, avec plus tropolitaine (données de Santé publique France). de 700 décès [14]. Dans le sud de la France, les 13 départements de la Il est intéressant de noter que la fièvre jaune en- région d’Occitanie sont désormais colonisés par Ae. démique n’a jamais été signalée en Asie, à Madagas- albopictus, et 10 départements ont plus de 40% de car ou dans d’autres îles de l’océan Indien, pour des leur population en contact avec ce moustique. Dans raisons encore mal comprises. Les primates (singes cette région, le ministère de la Santé a signalé 124 et humains) de ces régions y sont sensibles, et on y cas importés de Chikungunya, de dengue ou de Zika trouve Ae. aegypti et d’autres moustiques Aedes expé- (8 CHIK, 114 DEN, 2 ZIKA) en 2019 et « seulement » rimentalement compétents [15–17]. Les genres Hae- 79 cas importés de dengue en 2020 (une année avec magogus sp. et Sabethes sp. sont absents d’Afrique, de beaucoup moins de déplacements). En 2020, pour l’océan Indien et d’Asie. la France métropolitaine, le ministère de la Santé a Aedes albopictus (Figure1), un moustique phy- signalé respectivement 545 — 5 et 1 cas importés de logénétiquement proche d’Ae. aegypti, est devenu dengue, chikungunya et Zika, et 11 cas autochtones récemment une véritable nuisance pour l’humain de dengue, tous dans le sud de la France. Des cas et de plus en plus un problème de santé publique autochtones ont été observés presque chaque année planétaire, y compris dans le sud de la France. Bien au cours de la dernière décennie, et cette tendance qu’il soit présent depuis plus de 100 ans dans le va s’accentuer (Données Santé publique France :

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https://www.santepubliquefrance.fr/maladies- Aedes albopictus est l’espèce qui a le mieux réussi et-traumatismes/maladies-a-transmission- à s’adapter aux environnements humains modernes vectorielle/chikungunya/articles/donnees-en- parmi le sous-groupe Albopictus. Dans certains pays france-metropolitaine/chikungunya-dengue-et- asiatiques, comme le Laos, Ae. albopictus est signalé zika-donnees-de-la-surveillance-renforcee-en- dans les forêts naturelles profondes (28), les forêts france-metropolitaine-en-2020). d’hévéa et les forêts secondaires (29), ainsi que dans Aedes albopictus a été réellement négligé jusque les villes et les villages, tandis que dans d’autres pays, dans les années 1980, quand il a été progressivement comme en Malaisie, il est rare dans les forêts (30). découvert sur tous les continents en dehors de l’Asie Dans la province du Yunnan, en Chine, si Ae. albopic- et lorsqu’il a été responsable d’une pandémie due tus est parfois plus abondant que Ae. pseudalbopic- au virus chikungunya [19–22]. Aedes albopictus pique tus dans les forêts de bambous, il est souvent absent de nombreuses espèces de vertébrés, avec une pré- des forêts profondes [27]. férence pour l’humain [23], son espérance de vie est Mogi et ses collègues [27] suggèrent que la pro- d’environ un mois, ce qui est assez long pour un pagation d’Ae. albopictus à partir de sa région fores- moustique [24], et il peut transmettre plus de 40 vi- tière tropicale d’origine a été possible suite à l’évo- rus naturellement ou expérimentalement [22]. Aedes lution d’une espèce sauvage ancestrale, en raison albopictus remplit donc parfaitement les critères né- de l’adaptation aux habitats anthropisés puis de sa cessaires pour être un excellent vecteur de virus pour migration à cause d’activités humaines vers les ré- l’humain. gions à climat tempéré, où Ae. albopictus a développé Aedes albopictus est considéré comme originaire une diapause hivernale. Dans la plupart des locali- d’Asie du Sud-Est [19]. Cette hypothèse est basée sur tés où il a été introduit, il n’a probablement rencon- le fait que ce moustique est présent partout dans tré qu’une concurrence limitée de la part des mous- les zones forestières de cette région et que de nom- tiques autochtones et lorsqu’il l’a fait, Ae. albopic- breuses espèces proches du sous-groupe Albopictus tus s’est révélé être un redoutable compétiteur, par (membres du groupe Scutellaris) sont présentes en exemple avec Ae. aegypti [31]. Il est probable que l’es- Asie du Sud-Est. Cependant, la notoriété d’Ae. albo- pèce sauvage ancestrale était déjà un vecteur d’arbo- pictus, par rapport aux espèces proches, vient du fait virus de vertébrés des forêts, par exemple, de flavivi- qu’il a quitté sa zone d’origine et s’est mondialisé rus de type dengue, ou d’alphavirus de type chikun- en 50 ans, s’adaptant parfaitement à l’urbanisation, gunya, qui sont des virus de singes [32]. aux climats tempérés et aux transports internatio- Dans son aire de répartition d’origine, l’Asie, naux, et en étant impliqué dans plusieurs épidémies mais aussi en Amérique du Sud [33] et en Afrique de dengue et de chikungunya [25]. (comme au Gabon, Paupy, com. pers.), Ae. albopic- En Asie tropicale du Sud-Est, les cinq espèces tus a conservé sa capacité ancestrale à coloniser les morphologiquement proches du sous-groupe Albo- milieux forestiers, mais la plupart du temps plu- pictus vivent dans les forêts (Aedes novalbopictus, tôt dans les écotones, en pondant des œufs dans Aedes patriciae, Aedes seatoi, Aedes subalbopictus et des petites accumulations d’eau naturelles et en Aedes pseudalbopictus) et pondent leurs œufs dans piquant des vertébrés non domestiques. Il est lo- les trous des arbres et les tiges de bambou cou- gique de penser que dans ces conditions, ces Ae. pées [26, 27]. Ces espèces sont susceptibles d’être albopictus néo-forestiers pourraient piquer des ver- des vecteurs d’arbovirus pour les vertébrés sauvages tébrés sauvages porteurs de virus encore incon- dont elles prélèvent le sang. Ces virus en général nus, tels que des singes, des mammifères terrestres, confinés à la forêt sont largement inconnus, mais des oiseaux ou des reptiles, et seraient ensuite ca- peuvent émerger par un contact accru avec les hu- pable de les transmettre, lors d’un repas ultérieur, mains ou les animaux domestiques. Ils pourraient aux humains pénétrant leurs milieux, permettant alors être transmis par des vecteurs établis dans les ainsi l’émergence de nouveaux virus. On peut sup- villages et les villes, tels que Ae. aegypti et Ae. albo- poser que cela se produira très probablement en pictus, selon un schéma similaire à l’émergence du Asie. En comparaison, en Afrique, Ae. aegypti a virus de la fièvre jaune en Afrique, des forêts vers les déjà favorisé dans le passé l’émergence de virus villages et les villes [5]. de la forêt aux habitats humains, comme les virus

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de la fièvre jaune, de la dengue, du chikungunya et proportion d’infections donne lieu chez l’humain à du Zika [6]. des symptômes hémorragiques caractérisés et est A partir des régions récemment colonisées par ainsi comptabilisée dans les cas de FHCC; c’est la Ae. albopictus, des populations « modernes », très partie émergée de l’iceberg. Les tiques, en parti- adaptées à l’environnement urbain et excellents vec- culier celles du genre Hyalomma, sont considérées teurs, se sont répandues sur tous les continents. Il comme de « bons » vecteurs biologiques et réser- est également probable que des populations inva- voirs de FHCCv, étant donné qu’elles sont capables sives ont réinvesti des régions où des populations de maintenir le virus pendant plusieurs mois, voire ancestrales existaient déjà, comme en Asie et dans plusieurs années, soit chez des individus soit au l’océan Indien. Ces populations ancestrales se sont sein de la population de tiques, avant de le retrans- alors retrouvées en concurrence défavorable et l’Ae. mettre à un hôte vertébré [35]. A l’inverse, la virémie albopictus moderne les a remplacées [34]. chez les hôtes vertébrés est généralement courte, de Dans les années à venir, la répartition géogra- l’ordre d’une dizaine de jours. Elle semble toutefois phique d’Ae. albopictus devrait continuer de croître, suffisante chez certains animaux comme les lago- notamment dans les régions tempérées, et la lutte morphes, les hérissons, les bovins, les petits rumi- par les insecticides deviendra plus difficile en rai- nants, les cerfs ou les sangliers en Europe pour per- son de l’émergence de résistances et de l’opposition mettre l’infection de nouvelles tiques lorsque celles- croissante aux biocides. De même, il est presque cer- ci se gorgent [36]. La FHCC est largement répartie tain que les épidémies dont Ae. albopictus sera res- en Europe de l’Est, en Asie, en Afrique et au Moyen- ponsable vont augmenter. Outre la dengue, le chi- Orient. Elle a émergé récemment dans le bassin mé- kungunya et le Zika, il pourrait être responsable diterranéen et en Europe de l’Ouest [37, 38]. Certains d’épidémies de fièvre jaune, ou de virus actuelle- scientifiques ont essayé de corréler l’occurrence des ment inconnus transmis par des moustiques Aedes cas humains de FHCC aux conditions environne- de lisière de forêt d’Amérique du Sud, d’Asie du Sud- mentales planétaires et plus particulièrement en Est ou d’Afrique centrale. Une inconnue majeure de Turquie où la maladie sévit sous forme épidémique l’impact d’Ae. albopictus dans les régions tempérées depuis presque deux décennies. Leurs modèles concerne l’éventuelle sélection de phénotypes viraux montrent une probabilité d’émergence de FHCC capables de se répliquer suffisamment vite pour at- plus forte lorsque les températures augmentent et teindre la salive de la femelle de moustique avant sa que le mois d’avril comptabilise suffisamment de mort. jours avec une température moyenne supérieure à 5 °C. Ces hausses de température agissent favora- 2. Emergence de la Fièvre Hémorragique de blement sur le cycle de développement de la tique vectrice H. marginatum (Figure1) et permettent Crimée-Congo en Europe et tiques Hya- une activation plus précoce de la tique après la dia- lomma : avoir le bon nom d’espèce ne ga- pause hivernale [39, 40]. Cependant, certaines inco- rantit pas d’être un bon vecteur hérences ne s’expliquent pas et suggèrent des situa- La Fièvre Hémorragique de Crimée-Congo (FHCC) tions d’émergence multi-factorielles, bien plus va- est une maladie zoonotique causée par un virus riées et complexes que du simple fait des variations à ARN (Nairovirus, Bunyavidae). Elle se manifeste climatiques. par des signes cliniques hémorragiques sévères, et La compréhension des facteurs d’émergence de la peut être fatale chez l’humain, alors que les ani- FHCC chez l’humain est d’autant plus cruciale dans maux infectés restent asymptomatiques. Le virus de des pays apparemment indemnes de FHCC, comme la Fièvre Hémorragique de Crimée-Congo (FHCCv) la France continentale. En effet, la présence d’un se transmet dans la nature au sein d’un cycle syl- des vecteurs majeurs de FHCCv, la tique H. margi- vatique « tique-vertébré non humain-tique ». L’in- natum, a été récemment confirmée sur le territoire fection humaine est un événement occasionnel qui alors qu’on la croyait absente jusque dans les an- intervient soit par la piqûre d’une tique infectée soit nées 1980, excepté en Corse [41, 42]. Son extension par contact avec les fluides biologiques d’animaux vers le continent est très certainement le fruit d’intro- infectés ou de patients malades. Seule une petite ductions répétées par des mouvements d’animaux,

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en particulier les migrations d’oiseaux à travers la La FHCC apparaît ponctuellement mais régu- Méditerranée, mais également en raison de condi- lièrement dans les Balkans et en Afrique du Sud tions climatiques devenues favorables, ce qui permet et de l’Ouest, suggérant une situation endémique. aujourd’hui son installation pérenne [43]. Hyalomma Les malades sont souvent des personnes ayant des marginatum continue sa diffusion dans le sud de la activités de plein air, en contact avec des tiques et France. Des localités qui étaient encore indemnes de le bétail. Les cas humains apparaissent de façon cette tique il y a seulement deux ans et se retrouvent synchrone avec la dynamique d’activité des tiques maintenant infestées. Ainsi, plusieurs « hotspots » vectrices et l’augmentation saisonnière de circu- de H. marginatum ont été décrits dans sept dé- lation virale au sein du cycle sylvatique de trans- partements d’Occitanie et de Provence-Alpes-Côte mission. Dans ces régions, H. marginatum pour les d’Azur (Vial, données non publiées). Des études bio- Balkans et H. rufipes en Afrique (anciennement écologiques visent à mieux comprendre les condi- connue comme une sous-espèce de H. marginatum) tions environnementales biotiques et abiotiques fa- ont été identifiés comme les vecteurs majeurs de vorisant l’installation de cette tique dite « invasive », FHCCv, au moins pour l’humain. Etant donnée la car elle semble s’adapter à une large gamme de tem- virémie courte et transitoire chez les hôtes vertébrés, pératures et d’humidité comparée à d’autres espèces la probabilité que ces derniers puissent infecter une de Hyalomma, ce qui expliquerait en partie sa vaste tique reste faible et d’autres modes de transmission distribution géographique [44]. Enfin, la circulation de tique à tique doivent se mettre en place [36]. Tou- du virus de la FHCC a récemment été suspectée en tefois, des recherches ont estimé le taux de transmis- France suite à une enquête sérologique menée en sion transovarienne de FHCCv de femelles infectées Corse, où 13% des bovins et 2–3% des petits rumi- vers leurs descendants et il s’avérait être trop faible nants présentaient des anticorps contre le FHCCv, pour maintenir la circulation virale en l’absence avec jusqu’à 80% d’animaux séropositifs dans cer- d’amplification par des hôtes vertébrés [49]. C’est taines fermes [45]. Aucune donnée n’est encore dis- dans ce contexte particulier qu’il a été démontré en ponible pour le continent mais des analyses sont en Afrique l’intervention possible de certains « parte- cours. En Espagne, le FHCCv a été détecté dans des naires de choix » comme la tique Hyalomma trunca- tiques Hyalomma en 2010 [46] et les premiers cas tum, même si elle ne constitue pas un vecteur ma- humains autochtones ne sont apparus que quelques jeur de FHCCv, par son aptitude à amplifier le virus années plus tard, à partir de 2016 [47]. Une évolu- au sein des populations de tiques par le biais de la tion similaire pourrait se produire en France, bien transmission par « cofeeding » sur animaux non vi- que la situation espagnole soit malgré tout différente. rémiques [50,51]. Hyalomma marginatum étant une Alors que H. marginatum est très largement présente tique à deux hôtes (la larve et la nymphe se gorgent en Espagne et ce, depuis longtemps, les cas humains sur le même hôte et l’adulte sur un autre), l’infection de FHCC rapportés depuis quelques années dans ce des stades immatures sur les petits vertébrés est une pays sont tous (si ce n’est un qui est le fruit d’une étape cruciale en termes d’infection et d’amplifica- infection nosocomiale) dûs à la piqûre d’une tique tion virale qui permet d’obtenir des stades adultes à laquelle on ne se s’attendait pas, Hyalomma lusi- infectants [51]. tanicum, qui est restreinte aux forêts de chênes et Parmi les hôtes préférentiels des stades imma- n’a jamais été décrite comme pouvant transmettre le tures de H. marginatum et H. rufipes, les oiseaux FHCCv [48]. Ce cas d’école prouve bien qu’il ne suf- sont incapables de répliquer le FHCCv alors que les fit pas à H. marginatum d’être présente, abondante lièvres sont considérés comme de très « bons » ampli- et en contact avec des hôtes virémiques au FHCCv ficateurs de virus mais sont rares en milieux Sahélo- pour devenir un vecteur local de FHCCv. L’étude des soudaniens. Toutefois, en Afrique de l’Ouest, le calao foyers de FHCC à travers le monde, dans des socio- à bec rouge (Tockus erythrorynchus), qui est abon- écosystèmes variés, permet d’identifier certains fac- dant et fréquemment infesté par des stades imma- teurs communs ou au contraire certaines conditions tures de H. rufipes, a pu être expérimentalement in- locales spécifiques aboutissant à la transmission effi- fecté par FHCCv et s’est avéré capable de transmettre cace de FHCCv et l’émergence de cas cliniques chez le virus à des larves de tiques lorsque celles-ci ont l’humain. été mises à gorger sur lui [52]. En Afrique du Sud, les

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autruches qui peuvent être infestées par les imma- l’émergence de FHCCv chez des humains immuno- tures et les adultes de H. rufipes ont aussi été iden- logiquement naïfs. Dans ce contexte, la conjonction tifiées comme de « bons » hôtes amplificateurs de de conditions favorisant la circulation virale sauvage FHCCv et donc de potentielles sources d’infection et l’infection de tiques vectrices, et l’augmentation pour les tiques vectrices [53]. L’intervention de ce des contacts humains — tiques a contribué à l’émer- type d’hôtes vertébrés « amplificateurs » pourrait ex- gence de cas humains de FHCC. Bien que H. mar- pliquer en partie l’émergence de FHCC en Espagne. ginatum soit décrite comme une tique particuliè- En effet, les stades immatures d’H. lusitanicum pa- rement « agressive » au sein du genre Hyalomma, rasitent quasi exclusivement les lièvres et les stades avec un comportement chasseur exacerbé envers ses adultes de la tique parasitent les cerfs. Or, ces deux hôtes vertébrés [44] et une certaine affinité de ses hôtes sont supposés être de « bons » amplificateurs stades adultes pour l’humain, nous pensons que sa de virus; une étude sérologique menée chez des cerfs piqûre et la transmission du CCHFv restent malgré espagnols a ainsi montré des séroprévalences chez tout un événement rare chez l’humain en France. ces ongulés deux fois supérieures à celles observées En effet, les densités de H. marginatum sont encore chez les bovins corses [54]. A l’inverse, H. margina- faibles par rapport aux pays du sud de la Méditerra- tum parasite des lagomorphes mais aussi de nom- née où cette tique existe depuis des siècles. C’est de breux oiseaux aux stades immatures, et ses stades plus une tique assez grosse au stade adulte (d’où son adultes préfèrent les ongulés domestiques, et parti- nom médiatique de tique géante), que l’on détecte culièrement les chevaux qui ont des virémies trop généralement facilement à la surface de la peau avant faibles pour infecter des tiques. En France et en Es- qu’elle ne s’accroche, et qu’elle puisse transmettre un pagne où les populations de lièvres sont assez rares agent infectieux. ou localisées et les chevaux au contraire très abon- dants, il se pourrait que cela contribue à maintenir 3. Des vecteurs inattendus, un nouveau vi- un taux d’infection des tiques H. marginatum suffi- rus pour la science : comment les mouche- samment faible pour ne pas voir émerger de cas hu- rons du genre Culicoides menacent les ru- mains, par ce qu’on appelle « l’effet dilution » [55]. minants domestiques partout sur la planète La situation épidémiologique de la FHCC en ex- URSS et en Turquie est aussi très informative pour Culicoides imicola est une espèce de moucheron pi- comprendre les facteurs d’émergence de cette mala- queur de la famille des Ceratopogonidés, respon- die, d’autant que le FHCCv dans ces régions est égale- sable de la transmission de virus d’importance vété- ment transmis par la tique H. marginatum. La mala- rinaire tels que le virus de la fièvre catarrhale ovine die présente par contre un profil très différent puis- (FCO) dans les régions afrotropicales et méditerra- qu’elle se caractérise par des épidémies massives, néennes. La fièvre catarrhale ovine est une maladie en particulier celle observée en 1944 chez des sol- dont l’agent étiologique est un virus du genre Orbivi- dats soviétiques en Crimée, qui s’est ensuite poursui- rus transmis par des espèces du genre Culicoides (Fi- vie de nombreuses années avec toutefois des récur- gure1) aux ruminants domestiques et sauvages. rences plus faibles [56], et l’épidémie qui sévit actuel- L’exemple de C. imicola est assez emblématique lement en Turquie depuis 2002 avec une incidence à deux titres : le débat sur le statut invasif, le tempo annuelle atteignant 700 à 1 300 cas par an jusqu’à ré- d’invasion et le rôle des activités humaines, ainsi cemment [57]. Dans ces deux régions, des zones agri- que la réputation qu’une espèce supposée envahis- coles avaient été abandonnées pendant plusieurs an- sante prend au détriment des espèces autochtones. nées du fait de la guerre, de mouvements terroristes, La fièvre catarrhale ovine est une maladie émergente ou encore d’une politique stricte de prohibition de en Europe, associée à deux mécanismes distincts : la chasse, ce qui a permis la pullulation des verté- (I) l’installation en Méditerranée de populations pé- brés et des tiques, et par voie de conséquence l’aug- rennes d’une espèce vectrice afrotropicale, et (II) la mentation de la circulation naturelle de FHCCv. Ul- transmission de sérotypes exotiques par des espèces térieurement, des militaires et de nouveaux arrivants paléarctiques autochtones compétentes. C’est sans ont investi massivement ces territoires pour y déve- doute l’un des seuls cas d’émergence d’une mala- lopper l’agriculture et l’élevage et ont ainsi permis die vectorielle pour lequel le lien avec l’augmentation

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globale des températures est aussi fortement sus- est la plus septentrionale de l’espèce. La population pecté [58,59]. dans les Pyrénées Orientales n’a donné lieu à aucune A partir de 1998, l’Europe du Sud subit une sé- capture depuis 2012, et est considérée comme dis- rie inédite d’émergences de FCO impliquant diffé- parue [66]. Un point positif de capture en Suisse est rents sérotypes (1, 2, 4, 8, 9, 16) majoritairement présent dans la littérature mais est considéré par les dans des zones où C. imicola était considéré comme spécialistes comme un individu erratique ou un arte- absent [60]. Les premiers foyers sont observés sur fact de piégeage (piège utilisé précédemment en Es- plusieurs îles grecques, avant d’atteindre progres- pagne). sivement et rapidement toutes les régions du bas- Longtemps, l’hypothèse d’une colonisation très sin méditerranéen. En 1999, des foyers sont décrits récente des territoires méditerranéens par C. imicola au Maghreb, puis entre 2000 et 2004, en Espagne, a été le dogme, avec des dispersions de femelles in- en Grèce continentale, en Sardaigne et en France fectées expliquant les foyers observés. Ce statut in- (Corse) [60]. Suite à ces foyers et sachant le rôle vec- vasif récent était appuyé sur la seule base des obser- teur démontré de C. imicola en région afrotropicale, vations historiques de présence dans le bassin médi- des enquêtes entomologiques sont menées dans les terranéen et de larges efforts d’échantillonnages dé- régions où sont signalés des foyers pour mettre en ployés dans toute la région pour trouver l’espèce re- évidence la présence de C. imicola. Ces enquêtes per- cherchée. Rétrospectivement, les enquêtes entomo- mettent rapidement de dresser la carte de distribu- logiques antérieures à 2000 en Italie (précédant les tion de l’espèce dans le bassin méditerranéen. En épidémies de FCO), comportaient des biais métho- 2000, l’espèce est ainsi observée pour la première dologiques (sites de collectes, type de pièges, période fois sur les îles grecques de Samos, Kos et Leros, et de collecte), suggérant que ces méthodes de collectes dans plusieurs localités en Grèce continentale, mais n’auraient pas permis de collecter des individus de C. semble absente au nord de la Grèce et en Bulga- imicola, même aujourd’hui [61]. Ainsi, il a fallu des rie. A la même période, C. imicola est collecté en travaux de modélisation, de génétique des popula- Italie (partie continentale, Sicile et Sardaigne). Les tions et de phylogéographie pour confirmer l’hypo- enquêtes entomologiques indiquent une limite sep- thèse d’une présence ancienne de C. imicola dans le tentrionale au niveau de la latitude 44° N (au nord bassin méditerranéen, bien avant l’émergence de la de la Toscane), avec une présence relativement rare FCO dans cette région. L’histoire évolutive de C. imi- au-delà de cette limite [61]. En 2002, C. imicola est cola est présentée comme suit [67–69]. confirmé en Corse [62] où les populations se révèlent A l’ouest du bassin méditerranéen, les mouche- largement répandues et très abondantes (avec plus rons auraient emprunté deux routes pour coloniser le de 10 000 insectes collectés par nuit) [63]. Suivent sud-ouest de l’Europe. Il y a au moins 200 ans, le Ma- des enquêtes entomologiques qui confirment la pré- roc aurait servi de source aux populations espagnoles sence de l’espèce dans les îles Baléares [64], dans le et portugaises, tandis que l’Algérie aurait fourni des nord de l’Espagne et en Catalogne [65]. En France émigrants à la France et à l’Italie. La différenciation continentale, l’espèce est collectée pour la première génétique faible attesterait d’une dynamique de co- fois dans le département du Var en 2003 avec des lonisation avec des flux géniques récurrents entre abondances très faibles par rapport aux populations les populations. La forte capacité de C. imicola à se corses [63]. La surveillance entomologique mise en disperser par les vents apparaît fondamentale dans place sur le littoral méditerranéen suite à cette intro- le succès de la colonisation des régions méditerra- duction et jusqu’à aujourd’hui, montre une distribu- néennes. A ce titre, une étude combinant modélisa- tion sur une zone limitée [63], (départements du Var tion de la dispersion par les vents et génétique des et des Alpes-Maritimes, dans les plaines littorales des populations a démontré que les populations instal- golfes de Fréjus et de Saint-Tropez). Une deuxième lées dans les Pyrénées Orientales avaient une ori- introduction est reportée en 2008 dans le départe- gine corse et non catalane comme pouvait le laisser ment des Pyrénées-Orientales où les enquêtes ento- penser la distribution géographique de l’espèce entre mologiques montrent comme dans le Var une dis- les deux régions frontalières. Le rôle du réchauffe- tribution et des abondances limitées. Depuis 2005, ment climatique contemporain pourrait avoir contri- la population présente dans le département du Var bué à l’expansion géographique de C. imicola en

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augmentant la taille des populations [58,59], en compétentes pour la transmission de plusieurs sé- créant de nouveaux habitats favorables à l’installa- rotypes de la FCO. Leur forte compétence sera aussi tion de l’espèce, ou en augmentant sa dispersion par confirmée lors de l’épizootie du virus de Schmallen- le vent. D’autre part, les activités humaines pour- berg en 2011, autre virus transmis par les Culicoides raient avoir facilité l’établissement et l’accroissement aux ruminants [70]. Aujourd’hui, la communauté local des populations en augmentant la disponibilité scientifique s’entend pour considérer que toutes les en hôtes via l’intensification des élevages au cours espèces abondantes en région paléarctique sont im- des siècles derniers. Aujourd’hui, la dynamique d’ex- pliquées dans la transmission des virus de la FCO et pansion des populations installées semble, au moins de Schmallenberg avec des niveaux plus ou moins partiellement, régie par les abondances locales et importants pour lesquels il reste encore à identifier leurs capacités de dispersion, les conditions environ- les déterminants (rôle de la salive, co-évolution virus- nementales et les faibles abondances à la limite sep- vecteur, communauté endosymbiotique, immunité tentrionale qui contribuent aussi à limiter ces expan- des insectes, etc.). sions. Ainsi, la limite de distribution septentrionale A quoi faut-il s’attendre pour les prochaines dé- de C. imicola est certainement atteinte à l’heure ac- cennies? Les 30 dernières années ont montré que tuelle dans le bassin méditerranéen et n’a pas pré- presque toutes les terres émergées ont une faune de senté de variations majeures depuis les années 2000. Culicoides capable de transmettre des virus et sont Pendant la période d’émergence de la FCO dans donc des zones à risque d’émergence avec des consé- le bassin méditerranéen (2000–2005), les regards sont quences pour les productions animales et les popu- tournés vers la côte nord de la Méditerranée et C. lations humaines (émergence du virus Schmallen- imicola. Les acteurs de la santé animale et la com- berg en 2011, réémergence de la fièvre catarrhale munauté scientifique supposent alors que le risque ovine en 2015 en France, foyers du virus Oropouche est grand que cette espèce d’origine afrotropicale co- en Guyane en 2020, émergence de la peste équine lonise toute l’Europe tempérée et soit responsable en 2020 en Thaïlande et en Malaisie). Aujourd’hui, de la transmission de plusieurs sérotypes de FCO. le front de distribution nord de C. imicola semble C’est une autre histoire qui se déroula, surprenant stable, avec les populations les plus septentrionales toute la communauté scientifique et mettant en lu- situées dans le département du Var, avec de faibles mière non pas une espèce exotique largement recon- abondances. nue comme vectrice dans son aire d’origine, mais des Fin 2020, six sérotypes de FCO circulent en Eu- espèces de Culicoides autochtones supposées faible- rope [73]. Un autre virus du genre Orbivirus trans- ment vectrices. mis par les Culicoides aux ruminants sauvages et do- Ainsi, avec surprise, le sérotype 8 de la FCO est in- mestiques est aux portes de l’Europe et responsable troduit en 2006 dans le nord de l’Europe, suivi du sé- de la maladie hémorragique épizootique ou mala- rotype 1, et ils sont transmis intensément par des es- die hémorragique des cervidés (EHD). Il n’a jamais pèces paléarctiques autochtones, C. imicola étant ab- été signalé dans l’Union européenne (UE), bien que sent de ces zones. Cette situation avait déjà été obser- ces dernières années des foyers causés par les séro- vée dans les Balkans mais peu étudiée. En l’absence types 6 et 7, auparavant considérés comme non pa- de vaccin autorisé, les mesures de lutte se sont révé- thogènes, aient été observés dans les pays voisins lées inefficaces pour contenir la progression du vi- de l’UE (Maroc, Israël). Le virus présente un risque rus qui a infecté des dizaines de milliers d’élevages important d’introduction et d’installation dans l’UE. en Europe. La France a déclaré environ 15 000 foyers Étant donné que les vecteurs compétents sont large- en 2007 et plus de 30 000 en 2008 (dont environ ment répandus et abondants en Europe (les mêmes 5000 dus au sérotype 1), avant que les campagnes de que ceux de la FCO et du virus de Schmallenberg), le vaccination obligatoires ne réduisent la transmission risque de circulation durable de la maladie hémor- (83 foyers déclarés en 2009 et un seul en 2010). Les ragique épizootique, s’il est introduit, est élevé [74]. études de compétence vectorielle, bien que métho- De plus, les signes cliniques chez les bovins sont dologiquement très compliquées pour le genre Cu- semblables à ceux des animaux touchés par la fièvre licoides, ont confirmé l’évidence observée : les es- catarrhale ovine, ce qui souligne la nécessité d’uti- pèces autochtones de Culicoides paléarctiques sont liser des outils de détection précis et spécifiques,

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ainsi que d’informer et former les acteurs de la sur- (pertes annuelles d’environ 120 millions de dollars au veillance. Brésil [76]). L’épidémiologie moléculaire des souches cir- En se nourrissant sur une plante infectée, les culantes, les données empiriques de compétence insectes acquièrent la bactérie qui va ensuite se vectorielle et les études sur les interactions hôtes- multiplier dans leur cibarium (cavité antérieure de vecteurs-pathogènes indiquent que la coévolution la bouche dont la paroi musclée agit comme une entre les souches de virus et les espèces vectrices pompe). Cependant, ils peuvent transmettre la bac- n’est pas une condition préalable à la propaga- térie à un nouvel hôte sans période de latence [73]. La tion de ces arbovirus. Les interactions pathogènes- propagation de la bactérie dans l’environnement est vecteurs-hôtes sont très dynamiques dans le modèle donc principalement liée à l’abondance et aux préfé- Culicoides, et les niveaux de transmission peuvent rences alimentaires de ses vecteurs. être radicalement modifiés en réponse aux change- Avant la crise italienne de 2013 [77], les connais- ments climatiques, pratiques agricoles et d’élevage, sances sur les vecteurs de X. fastidiosa provenaient commerce des animaux et à la mobilité humaine. d’études menées sur le continent américain. Or, les Les nombreuses possibilités de rencontre entre dif- communautés de vecteurs rencontrées en Europe férents virus et sérotypes viraux, circulant avec le sont presque complètement différentes [78]. Etant mouvement des animaux, et les différentes espèces donné que le spectre d’hôte de X. fastidiosa com- et populations de Culicoides offrent de nombreuses prend près de 600 espèces de plantes de plus de 80 opportunités pour de nouvelles associations virus- familles et au regard de l’importance du commerce vecteurs qui pourraient conduire à de nouvelles international, on peut se demander si ce manque émergences. d’anticipation pour accumuler des connaissances Ainsi le modèle Culicoides nous montre qu’en très sur les vecteurs européens était le meilleur modus peu de temps, des situations sanitaires peuvent bas- operandi. Le foyer italien a entraîné la mort de mil- culer avec des conséquences économiques impor- liers d’oliviers parfois centenaires. Cette crise puis tantes et que les dogmes ou hypothèses peuvent vite la détection de X. fastidiosa en Corse [78], en Es- être balayés. pagne [79] et au Portugal [80] ont eu l’effet d’un élec- trochoc en Europe qui s’est retrouvée à devoir finan- cer des projets de recherche dans l’urgence. Malheu- 4. Le malheur est dans le pré : cicadelles et reusement, ces projets étaient la plupart du temps (ré)émergence de la bactérie phytopatho- construits à l’échelle des pays membres, sans réelle gène Xylella fastidiosa intention d’obtenir une vue d’ensemble de la distri- bution de X. fastidiosa et de la diversité des souches La bactérie Xylella fastidiosa (Xanthomonadaceae, qui pourraient se trouver en Europe. Peu d’intérêt a Gammaproteobacteria) est transmise aux plantes par également été accordé à une meilleure compréhen- des insectes appartenant à plusieurs familles d’Hé- sion des réseaux trophiques insectes /plantes afin de miptères (Aphrophoridae, Cercopidae, Cicadellidae, mieux comprendre la diffusion de la bactérie dans Cicadidae et Clastopteridae) qui se nourrissent de l’environnement ou pour déterminer si cet endo- sève brute (xylème). Aux Amériques, cette bactérie phyte constituait une réelle menace et dans quelles est associée à de graves maladies sur plantes culti- conditions il pourrait le devenir. vées et ornementales [73, 74]. Les colonies bacté- Au début de la crise et encore aujourd’hui, peu de riennes forment des biofilms qui bouchent les vais- considération a paradoxalement été donnée aux vec- seaux du xylème empêchant ainsi le transport d’eau. teurs potentiels de la bactérie. Ironiquement, ce qui a Les plantes infectées montrent des symptômes de été considéré comme une avancée significative est la brûlures foliaires et peuvent mourir en cas d’infec- redécouverte de la capacité du cercope des prés Phi- tion importante. Xylella fastidiosa est entre autres laenus spumarius (Aphrophoridae) (Figure1) à trans- responsable de la maladie de Pierce (qui engendre mettre la bactérie [81], capacité établie dès 1950 [82]. des coûts annuels de plus de 100 millions de dol- A partir de 2014, P. spumarius qui n’avait jamais été lars pour l’industrie de la vigne et du vin en Cali- considéré comme un important ravageur en Europe fornie [75]) et de la chlorose panachée des agrumes s’est retrouvé sur le banc des accusés. Plus tard, il a

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été montré que Philaenus italosignus et Neophilae- suffisants (i.e. lorsque le temps n’est pas trop sec et nus campestris étaient également des vecteurs effi- que les plantes sont plutôt jeunes), la plupart, voire caces. Des études supplémentaires sont cependant toutes les plantes sont asymptomatiques à X. fasti- nécessaires afin de déterminer si d’autres insectes diosa [74]. Ces plantes asymptomatiques auraient pu se nourrissant de xylème (120 espèces répertoriées servir de réservoirs au fil des ans [86]. En outre, la en Europe, 52 en France) [78] pourraient jouer un bactérie est sensible au froid et une guérison même rôle dans la propagation de X. fastidiosa. Actuel- totale a déjà été observée chez certaines plantes lement, P. spumarius est encore considéré comme après l’hiver [88]. La crise italienne et les suivantes le vecteur principal de la bactérie en Europe du auraient pu servir de révélateurs de la présence de fait de sa polyphagie, de sa large distribution et de X. fastidiosa en Europe et les symptômes précé- l’abondance locale de ses populations [83,84]. Il est dant ces crises auraient pu être confondus avec des notamment présent partout en France, en particu- symptômes dus à la sécheresse. Jusqu’à maintenant, lier dans les régions où des foyers de X. fastidiosa ont les insectes vecteurs européens meurent en hiver et été mis en évidence par les services de surveillance les cicadelles vectrices passent l’hiver à l’état d’œufs de l’Etat (Corse, PACA, Occitanie). De manière sur- qui ne contiennent pas la bactérie [73]. La nouvelle prenante, les préférences alimentaires des adultes génération de vecteurs doit donc ré-acquérir la bac- de P. spumarius semblent différentes entre la Corse, térie à partir de plantes infectées, ce qui pourrait ra- où ils paraissent se nourrir exclusivement de Cistus lentir la propagation de cette dernière dans l’envi- spp., et le continent, où ils sont beaucoup plus po- ronnement. Il semble également que X. fastidiosa se lyphages [84]. Ceci suggère que la dynamique de la multiplie de manière moins efficace dans P. spuma- bactérie et les mesures de contrôle pourraient dif- rius que dans les vecteurs américains tels que la ci- férer selon les régions. De manière intéressante, les cadelle pisseuse Homalodisca vitripennis ou la cica- études de modélisation et les approches molécu- delle bleu-vert Graphocephala atropunctata. Ces élé- laires ont montré que P. spumarius serait une senti- ments suggèrent que le changement climatique (hi- nelle parfaite pour suivre la propagation de la bac- vers plus doux et sécheresses plus sévères) pourrait térie dans l’environnement [84]. Un suivi vectoriel contribuer à la ré-émergence de X. fastidiosa en Eu- pourrait ainsi venir compléter efficacement la sur- rope. Néanmoins, comme les vecteurs semblent se veillance traditionnelle qui cible exclusivement les nourrir préférentiellement sur des plantes en bonne plantes, principalement symptomatiques. santé et turgescentes [89], une accélération dans la Les études de génétique [84, 85] et les approches phénologie de la maladie due au climat (i.e. incuba- mécanistico-statistiques [86] semblent montrer que tion et apparition des symptômes plus rapides) pour- l’introduction de X. fastidiosa en Europe pourrait rait être contrebalancée par une réduction de la pro- en fait dater du début des années 90. Si on consi- pagation de la bactérie en raison du comportement dère l’importance des échanges commerciaux mon- des vecteurs [90]. diaux du siècle dernier, ces résultats ne sont pas sur- Il est possible que de nouveaux foyers soient dé- prenants et l’introduction pourrait même être plus tectés dans le futur grâce notamment au dévelop- ancienne. En outre, les approches de modélisation pement de nos capacités techniques pour associer montrent qu’une large partie de l’Europe est climati- la bactérie aux symptômes observés. Pourtant, il est quement favorable à la bactérie [87] et à son principal difficile de croire que le pathosystème puisse s’em- vecteur P. spumarius [84]. On peut donc se deman- baller si les espèces en présence (vecteurs + bacté- der si X. fastidiosa est une bactérie émergente ou ré- rie) restent les mêmes. La situation italienne appa- émergente. Mais, dans ce dernier cas, comment ex- raît spécifique; avec une monoculture d’oliviers par- pliquer que les foyers d’infection n’aient été identi- fois âgés sous lesquels des bandes enherbées abritant fiés que récemment? des milliers de P. spumarius ont pu favoriser la pro- Le scénario suivant est hypothétique et pourrait pagation rapide de la bactérie. Dès lors, les efforts de être contredit dans les années qui viennent mais il surveillance devront être maintenus afin de s’assurer coïncide bien avec les observations faites sur la bac- que des vecteurs plus efficaces ne soient introduits térie et ses vecteurs. Lorsque les populations bac- en Europe. En effet, l’emballement du pathosystème tériennes sont faibles et que les flux de sève sont en Californie dans les années 80 est principalement

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lié à l’arrivée d’Homalodisca vitripennis, vecteur ex- peuvent varier d’un vecteur à l’autre et selon que les trêmement polyphage et efficace, plus qu’à X. fasti- cycles de transmission concernent des vertébrés ou diosa elle-même qui y était déjà présente [91]. des plantes. Réduire la propagation de la bactérie nécessite Dans le domaine de l’entomologie vétérinaire et d’agir sur de nombreux facteurs biotiques (vecteurs, médicale, cette aptitude à transmettre biologique- plantes) et abiotiques (climat, paysage) [92], ce qui ment un agent pathogène est appelée capacité vec- complique son contrôle. Aucune solution de lutte torielle. La capacité inclut la compétence vectorielle, efficace n’a encore été trouvée malgré les efforts qui est le fait qu’un arthropode s’infecte lui-même de recherche aux USA. Si l’utilisation des pesticides après l’ingestion d’un repas de sang infecté, puis peut réduire la propagation de la bactérie, de mul- transmette ultérieurement l’agent pathogène, géné- tiples épandages sont nécessaires, ce qui a des effets ralement par sa salive. Les deux termes, capacité vec- délétères sur la santé et l’environnement pour des torielle et compétence vectorielle, ont été formalisés bénéfices qui peuvent n’apparaître qu’après plu- depuis MacDonald [96], et comprennent des para- sieurs saisons [93]. Il faut souligner que le cadre gé- mètres liés à la densité du vecteur (m), à la fréquence néral qui permettrait de prédire comment les in- des repas sanguins et aux préférences trophiques (a), teractions vecteurs-plantes affectent la propagation à la longévité (p), au temps nécessaire à l’agent in- de la bactérie est très loin d’être établi. Nous dis- fectieux pour achever son développement chez l’ar- posons encore de peu d’éléments sur la manière thropode, de l’ingestion (n), à l’infectiosité du vec- dont le comportement des vecteurs (durée d’alimen- teur pour l’hôte vertébré (b), à la sensibilité de l’hôte tation), leur phénologie, leur compétence, la taille vertébré au pathogène (c) et à la durée infectieuse des populations ou encore leurs préférences ali- de l’hôte vertébré (r ). De nombreux autres facteurs y mentaires peuvent influer sur la vitesse de trans- contribuent également, tels que la transmission des mission. La meilleure option pour contrôler cette agents pathogènes entre les générations, la biologie bactérie reste de continuer à parfaire nos connais- des stades non hématophages, la compétition, la pré- sances sur ce pathosystème, pour, par exemple, ten- dation, etc. La connaissance des valeurs de ces para- ter d’identifier des acteurs clefs des réseaux d’inter- mètres permet d’estimer le nombre de reproduction actions plantes–X. fastidiosa–vecteurs qui pourraient de base du virus, R0, qui est le nombre total de cas être ciblés pour briser les chaînes de transmission ou dérivés d’un cas infectieux que la population de vec- favoriser la guérison des plantes en proposant par teurs distribuerait à des hôtes vertébrés. exemple des moyens de lutte durable (e.g. lutte bio- R (ma2 pn/ lnp) b c 1/r . logique contre P. spumarius en utilisant des parasi- 0 = × − × × × toïdes oophages [94]). L’épidémiologie des maladies vectorielles de plantes (dues à des virus, bactéries, phytoplasmes, 5. Etre ou ne pas être un vecteur? champignons) dépend également de la dynamique des populations, de la dispersion, du comportement L’histoire des émergences de la fièvre jaune, de la de sélection des hôtes et du comportement alimen- dengue, de la fièvre hémorragique de Crimée-Congo, taire des vecteurs [97]. Les insectes hémiptères sont de la fièvre catarrhale ovine et de Xylella fastidiosa de loin les vecteurs les plus importants d’agents nous conduisent à considérer les facteurs néces- phytopathogènes (97). Il existe encore des lacunes saires, mais pas toujours suffisants, pour qu’une es- importantes dans notre connaissance des vecteurs pèce d’arthropode, initialement négligeable pour la de bactéries (97) par rapport aux vecteurs de vi- santé humaine, animale et végétale, devienne une rus, tels que les pucerons (98) et les aleurodes (99). préoccupation majeure et un ennemi à combattre. Les hémiptères pénètrent dans les tissus végétaux Tout d’abord, l’arthropode, ou plus précisément avec leur stylet pour se nourrir dans le mésophylle une population donnée d’une espèce donnée d’ar- et le système vasculaire, ou exclusivement dans le thropode, doit être capable de transmettre biologi- phloème ou le xylème. Les agents infectieux peuvent quement ou mécaniquement l’agent infectieux (ou être non persistants, semi-persistants ou persis- une population ou un génotype de cet agent pa- tants [97,98, 101]. Les agents pathogènes non persis- thogène). Les mécanismes impliqués dans la vection tants peuvent être acquis ou transmis en quelques

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Figure 2. Filtres de rencontre et de compatibilité, l’exemple de la fièvre jaune, d’après [95] et [25]. secondes lors d’une piqûre d’épreuve dans les tis- vice versa (pucerons, aleurodes et cochenilles) [98], sus superficiels ou par insertion des pièces buccales une spécificité qui n’est pas encore bien comprise. dans les tissus plus profonds. Les agents pathogènes Ces caractères biologiques intrinsèques des ar- non persistants peuvent disparaître rapidement chez thropodes ne sont pas suffisants pour en faire le vecteur et il faut de multiples rencontres avec des des vecteurs. Des facteurs environnementaux per- plantes infectées pour que les vecteurs restent infec- mettent, ou non, au potentiel vectoriel de se déve- tieux. Pour les agents pathogènes semi-persistants, lopper. Selon Combes [95], la spécificité de l’interac- l’acquisition peut se faire en quelques minutes, tion vecteur-pathogène passe par quatre étapes, qu’il mais l’efficacité augmente avec une alimentation a nommées filtres de rencontre et de compatibilité plus longue. La période de rétention est plus longue (Figure2). Ces quatre étapes sont les suivantes : (1) (de quelques heures à quelques jours) et l’infectio- coexister dans l’espace et le temps, (2) se rencon- sité est perdue après chaque mue. Pour les agents trer (facteurs comportementaux), (3) se reconnaître pathogènes persistants, les vecteurs restent infec- (spécificité, récepteurs), et (4) s’accepter (sensibilité, tieux jusqu’à leur mort après une seule rencontre immunité). avec une plante infectée. En outre, l’agent pathogène Tous ces paramètres de la capacité vectorielle sont peut être circulant ou non. Les agents pathogènes soumis à la dérive génétique et à des pressions de non circulants ne sont associés qu’à la région du sty- sélection, et évoluent dans le temps et l’espace. Un let ou de l’intestin antérieur des vecteurs, tandis que excellent exemple est la récente pandémie de fièvre les agents pathogènes circulants sont transportés Zika, dont le virus a été transmis dans le monde en- dans l’hémolymphe du vecteur. tier par des populations très différentes d’Aedes ae- Par conséquent, les agents phytopathogènes cir- gypti, les populations invasives (en Amérique et Asie) culants sont généralement caractérisés par un de- se révélant de meilleurs vecteurs du virus Zika que les gré élevé de spécificité pathogène-vecteur. Enfin, les populations ancestrales d’Afrique [102]. agents pathogènes peuvent se répliquer (agent pa- La reconnaissance, la susceptibilité et la spécifi- thogène multipliant) au sein de l’insecte vecteur ou cité sont des composantes de l’immunité des arthro- non (non multipliant). Xylella fastidiosa est semi- podes. Il semble que la première observation d’une persistante chez les immatures, persistante chez les réponse immunitaire des insectes remonte à la fin du adultes; non circulante et multipliante. 19e siècle, lorsque Cuenot a observé la phagocytose Il est intéressant de noter que seules quelques es- de cellules d’insectes dans l’hémolymphe (cité par pèces ont été signalées comme des vecteurs efficaces Munson, 1953 [103]), mais ce n’est que dans les an- de bactéries et de virus. En outre, il semble que cer- nées 1960 que les scientifiques ont réellement com- tains groupes d’Hémiptères soient capables de trans- mencé à étudier les mécanismes immunitaires des mettre des bactéries (psylles), mais pas des virus et arthropodes [104,105]. Leur système immunitaire est

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activé lorsque l’arthropode interagit avec un agent potentiels qui ont échoué. La compréhension des biologique « non-soi ». Il peut s’agir d’un agent infec- cycles efficaces actuels nous permet ainsi de conce- tieux de l’arthropode (virus, bactérie, phytoplasmes, voir les futurs cycles possibles. champignon, parasite, parasitoïde), ou d’un agent pathogène de plantes ou de vertébrés transmis par 6. Conclusions : le pire n’est pas toujours sûr, l’arthropode, qui est alors vecteur. La drosophile, un mais il ne faut pas l’exclure! diptère comme les moustiques, a été le principal mo- dèle pour l’étude de l’immunité des arthropodes. Ce Les exemples d’émergence de maladies que nous domaine de recherche a récemment été récompensé avons pris, dans le domaine de la santé humaine, ani- par un prix Nobel décerné à Jules Hoffmann, acadé- male et végétale, puis la tentative de conceptualiser micien français. (http://www.academie-francaise.fr/ ce qu’est un vecteur d’agent pathogène infectieux, les-immortels/jules-hoffmann). nous obligent à la modestie. La plupart des facteurs La plupart du temps, le système immunitaire n’est génériques sont bien identifiés, liés à la biologie et à pas assez efficace et les agents infectieux spécifiques la génétique des vecteurs et des agents pathogènes, et aux arthropodes sont mortels pour les insectes et quelques facteurs extrinsèques, notamment environ- les acariens. Les pathogènes que nous avons pris nementaux, sociaux et climatiques sont également comme exemples sont des agents pathogènes de pris en considération. Cependant, le poids relatif de plantes et de vertébrés qui ne tuent pas leurs hôtes ces facteurs, les interactions entre les variables et les arthropodes, et la plupart du temps n’ont que peu aspects évolutifs des systèmes vectoriels sont encore d’effet sur le vecteur (sa valeur sélective). De plus, très mal connus. Il est donc difficile d’anticiper l’im- non seulement l’agent infectieux n’est pas détruit par prévisible. Parmi les très nombreuses possibilités de l’arthropode après ingestion, mais il peut se répliquer rencontre et de compatibilité, si la plupart ne réus- dans son corps, atteignant parfois les glandes sali- sissent pas et avortent, il ne fait aucun doute que de vaires ou en restant dans le cibarium, et est ensuite nouveaux cycles de transmission se développeront et transmis à un autre hôte. Des mécanismes de tolé- émergeront. rance ou d’échappement ont donc été sélectionnés En l’absence de mesures de lutte efficaces, des tant dans l’agent infectieux que dans son vecteur. foyers de dengue, transmise par Aedes albopictus, se En dehors des barrières physiques (cuticule, épi- développeront en France métropolitaine, Xylella fas- thélia digestif, respiratoire, sexuel, . . . ), les méca- tidiosa continuera à se propager et pourrait faire des nismes immunitaires sont soit cellulaires (phagocy- ravages sur certaines cultures et de nouveaux foyers tose, nodulation, encapsulation ou via des molécules de maladies humaines et/ou animales dues à des vi- produites par les hémocytes), soit humoraux et res- rus transmis par des tiques ou des Culicoïdes ap- ponsables de la production de protéines comme la paraîtront. D’autres maladies à transmission vecto- prophénoloxydase ou les peptides antimicrobiens. rielle, que nous ne soupçonnons même pas encore, Les principales voies immunitaires sont Toll, Imd, (ré)apparaîtront ou seront introduites en France. JAK/STAT, RNAi [106–108]. L’activation différentielle Dès 1933, Charles Nicolle nous avait mis en de ces voies dépend de l’espèce d’arthropode et de garde : « des maladies continueront toujours d’ap- son interaction avec des champignons, des parasites, paraître » [109]. Antoine Béchamp et Louis Pasteur des bactéries, des phytoplasmes ou des virus. nous rappelaient que « le microbe n’est rien, le milieu Toutes les conditions ci-dessus nécessaires à une est tout », préfigurant l’approche « One Health » qui transmission efficace sont rarement réunies, et on devient aujourd’hui le paradigme dominant. comprend donc pourquoi le fait d’être un vecteur est Ces opinions anciennes, mais toujours très perti- une exception. Compte tenu du très grand nombre nentes, nous obligent à une approche holistique, pre- d’espèces de vecteurs potentiels et du très grand nant en compte la complexité des interactions entre nombre d’agents pathogènes, nous ne sommes fina- les maladies, les microbes, les hôtes, les vecteurs, lement confrontés qu’à un nombre limité de cycles l’environnement et leurs évolutions respectives. Si dangereux. Ces cycles qui ont réussi (du point de le pire n’arrive pas toujours, de nouvelles maladies vue du pathogène) ne sont qu’une toute petite frac- apparaissent toujours ou des maladies exotiques se tion des milliers, voire des millions, d’autres cycles propagent dans des environnements nouveaux ou

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inattendus. En outre, il va sans dire qu’aucun pays facteurs socio-économiques entravent la dé- développé ou en développement n’est totalement tection précoce, la réaction aux épidémies, la préparé aux épidémies ou aux pandémies, et chaque surveillance et le contrôle pays a d’importantes lacunes à combler en termes Caractériser l’impact des maladies à trans- • de surveillance et de contrôle des maladies, qu’elles mission vectorielle sur les acteurs des sys- soient à vecteur ou non! Sans aucun doute, la pandé- tèmes de santé et les systèmes agricoles, mie COVID-19, due au virus SRAS-Cov2, a confirmé Etudier la perception qu’ont les agriculteurs, • cette assertion de manière spectaculaire. les éleveurs, les acteurs de la santé et les par- En conclusion, les principales recommandations ties prenantes de l’augmentation du risque que nous pouvons faire pour limiter les consé- vectoriel et promouvoir leur participation à quences des nouvelles « plaies d’Egypte » liées aux la surveillance et à la détection précoce des vecteurs et aux maladies à transmission vectorielle maladies à transmission vectorielle, sont les suivantes, depuis la recherche fondamentale Accroître le rôle et l’engagement de tous les • jusqu’à l’implémentation : acteurs (des organisations institutionnelles Mieux inventorier et surveiller la diversité gé- aux agriculteurs, aux coopératives d’éleveurs • nétique des espèces et des populations de et aux citoyens) dans la mise en œuvre et la vecteurs potentiels, d’agents infectieux, de conception d’outils et de stratégies durables plantes et d’animaux hôtes et décrire leur de gestion des maladies, Aider les parties prenantes à optimiser et à distribution, leur abondance et les facteurs • associés, adapter les plans de surveillance et les inter- Mieux comprendre les interactions entre les ventions aux contextes régionaux (vecteurs • composantes des systèmes vectoriels (vec- présents, absents, abondance limitée). teurs, hôtes, agents pathogènes, environne- ment) et l’évolution de ces interactions, y compris les mécanismes d’adaptation à de Remerciements nouveaux environnements, Etudier le contexte socio-économique et en- Ce papier d’opinion a été conçu dans le cadre sti- • vironnemental dans lequel les agents patho- mulant de la KIM RIVE (Key Initiative Montpellier : gènes circulent et où les vecteurs se pro- Risques Infectieux et VEcteurs), soutenu par MUSE pagent, (Université d’excellence de Montpellier) et du défi clé Modéliser différents scénarios d’émergence RIVOC, soutenu par la Région Occitanie. • et de propagation, CG tient à remercier ses collègues du Cirad, Développer des outils plus efficaces et plus Thierry Baldet, Thomas Balenghien, Maxime Du- • durables pour la lutte contre les maladies et hayon, Hélène Guis, Karine Huber, Stéphanie Jac- les vecteurs, quet et Ignace Rakotoarivony, pour le partenariat et Plaider pour la prise en compte d’une ap- les discussions fructueuses depuis 2009. AC tient à • proche « one health » dès le début des pro- remercier ses collègues Jean-Yves Rasplus et Jean- grammes de surveillance ou de recherche, Pierre Rossi de l’INRAE pour avoir maintenu le cap et insister sur la perte de biodiversité, le malgré la tempête Xylella depuis 2015. DF aimerait changement climatique, l’augmentation ex- remercier Christophe Paupy pour les données non ponentielle des échanges intercontinentaux publiées du Gabon, ainsi qu’Anna Cohuet et Jeff Po- comme principale cause d’émergence, well pour les discussions fructueuses sur le concept Former les futurs épidémiologistes, ento- de vecteur. • mologistes et professionnels ou acteurs de la santé aux concepts d’émergence et aux References bonnes pratiques, Développer les sciences économiques et les • [1] J. Gethmann, C. Probst, F. J. Conraths, “Economic Impact of sciences sociales appliquées aux questions a Bluetongue Serotype 8 Epidemic in Germany”, Front. Vet. de santé afin de comprendre comment les Sci. 7 (2020), article no. 65.

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