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La soutenance est prévue le vendredi 9 Juin à 13h30 à l’Airial, Cestas Pierroton.

Intitulé : « Etude de l’effet de la diversité des arbres sur la réduction des risques liés aux tiques pour la santé humaine »

Le jury est composé comme suit :

Mme Isabelle Lebert (INRAE, Clermont), rapporteure
Mme Hélène Verheyden (INRAE, Toulouse), rapporteure
M. Olivier Plantard (INRAE, Nantes), examinateur
Mme Sophie Vanwambeke (UC Louvain, Belgique), examinatrice
M. Hervé Jactel (INRAE, Bordeaux), directeur

Résumé :

Version française

Les changements globaux, climatiques ou de surexploitation des habitats, menant à l’érosion de la biodiversité et des contacts plus étroits entre les populations humaines et la faune sauvage, concourent à augmenter le risque de zoonoses. Ces modifications concernent en particulier les maladies transmises par les tiques comme la borréliose de Lyme, causée par des bactéries du genre Borrelia. En effet, les densités de tiques et la fréquence des maladies qu’elles transmettent dépendraient en grande partie de la biodiversité des vertébrés hôtes. Des études américaines ont ainsi montré que la prévalence de borrélies chez les tiques Ixodes scapularis diminuait par effet de dilution quand augmentait la proportion de vertébrés hôtes incompétents. En Europe, de récentes études sur Ixodes ricinus suggèrent que la structure et la diversité de l’habitat peuvent aussi avoir des effets diluants ou amplificateurs sur les risques de maladies transmises par les tiques.

A l’aide d’une revue systématique de la littérature scientifique et d’expériences sur le terrain, nous avons cherché dans cette thèse à répondre aux trois questions suivantes : (i) Quel est le rôle de la forêt comme réservoir de tiques et comment leur densité dépend-elle de l’abondance et de la diversité de leurs hôtes vertébrés ; (ii) Quel est l’effet de la biodiversité des forêts sur les densités de tiques et leur taux d’infection par les bactéries; (iii) Quelles sont les composantes de la biodiversité des forêts qui exercent un effet direct ou indirect sur les densités de tiques et la prévalence des bactéries associées.

Pour répondre à ces interrogations, nous avons réalisé une méta-analyse pour comparer les densités de tiques entre les habitats forestiers et les habitats ouverts (naturels ou anthropiques) suivie d’une méta-régression pour tester comment les abondances de tiques sont influencées par l'abondance de leurs hôtes vertébrés en forêt. Nous avons également testé l’effet de la diversité des arbres sur les densités de tiques et la proportion de tiques infectées au sein d’un dispositif expérimental manipulant la diversité des essences forestières. Enfin, nous avons échantillonné les tiques le long de gradients de diversité des essences forestières dans un réseau de sept sites en Europe pour évaluer l’effet combiné de la diversité des arbres et des plantes du sous-bois sur les tiques et les pathogènes associés.

Nos résultats montrent que les forêts, et plus particulièrement les forêts mixtes décidues-conifères, constituent les habitats avec les plus grandes densités de tiques. Nos expériences de terrain ont aussi révélé que la richesse spécifique en arbres induit une réduction de la prévalence des borrélies associées aux nymphes d’Ixodes ricinus. Enfin, la diversité des plantes de sous-bois et la proportion de plantes appétentes pour le chevreuil impactent à la fois la densité des tiques et les taux d'infection par plusieurs pathogènes.

Ces résultats suggèrent donc que la biodiversité des forêts, au niveau de la strate arborée et du sous-bois, peuvent affecter l'abondance des tiques et la prévalence des agents pathogènes de façon indirecte en modifiant la composition des communautés de vertébrés et en favorisant les processus de dilution par les hôtes incompétents. Des recherches supplémentaires seraient cependant nécessaires pour quantifier plus directement l’effet de la diversité des forêts sur la faune de vertébrés et leur charge en tiques vectrices de maladie. Elles permettront de confirmer que l’augmentation de la biodiversité forestière peut aider à réduire le risque de transmission des maladies associées aux tiques. Combinés aux effets connus de la diversité des essences forestières sur la réduction des maladies des arbres, nos résultats sur la santé humaine contribuent à établir les liens entre biodiversité et santé globale selon le concept One Health.

Mots clés : Biodiversité, Tiques, Santé humaine

English version

Abstract : Global change and habitat overexploitation leading to biodiversity erosion and closer contacts between human populations and wildlife, contribute to increase the risk of zoonosis. This is particularly the case for tick-borne diseases such as Lyme borreliosis, caused by bacteria of the genus Borrelia. Indeed, the densities of ticks and the frequency of the diseases they transmit would largely depend on the biodiversity of their vertebrate hosts. American studies showed that the prevalence of Borrelia in Ixodes scapularis ticks decreased by dilution effect when the proportion of incompetent vertebrate hosts increased. In Europe, recent studies on Ixodes ricinus suggest that habitat structure and diversity may also have diluting or amplifying effects on tick-borne disease risk.

Using a systematic review of the literature and field experiments, we aimed to answer the following three questions: (i) What is the role of forest habitat as a reservoir for ticks and how does their density depend on the abundance and diversity of their vertebrate hosts; (ii) What is the effect of forest biodiversity on tick densities and their infection rates; (iii) Which components of forest biodiversity have a direct or indirect effect on tick densities and the prevalence of associated bacteria.

To answer these questions, we conducted a meta-analysis to compare tick densities between forest and open habitats (natural or anthropogenic) followed by a meta-regression to test how tick abundance was  influenced by the abundance of their vertebrate hosts in forests. We also tested the effect of tree diversity on tick densities and the proportion of infected ticks within an experimental plantation manipulating tree species diversity. Finally, we sampled ticks along gradients of forest species diversity in a network of seven sites in Europe to assess the combined effect of tree and understorey plant diversity on ticks and associated pathogens.

Our results showed that forests harbour on average more ticks than open habitats and that mixed deciduous - coniferous forests have the highest tick densities. Our field experiments revealed that tree species richness induces a reduction in the prevalence of Borrelia pathogens associated with Ixodes ricinus nymphs. Finally, understorey plant diversity and the proportion of plants palatable to roe deer impact both tick density and infection rates for several pathogens.

These results therefore suggest that forest biodiversity, at both tree and understorey tiers, may affect tick abundance and pathogen prevalence indirectly by altering vertebrate community composition and promoting dilution processes by incompetent hosts. However, further research is needed to quantify more directly the effect of forest diversity on vertebrate fauna and their load of disease-carrying ticks. This will confirm that increasing forest biodiversity can help reduce the risk of tick-associated disease transmission. Combined with the known effects of forest species diversity on reducing tree diseases, our results on human health contribute to establishing the links between biodiversity and global health according to the One Health concept.

Keywords : Biodiversity, Ticks, Human health