La variation de température affecte les agents pathogènes et leurs hôtes de manière distincte, et ces organismes sont influencés par le type de variation et la température de fond moyenne à laquelle elle s’applique.
Les fluctuations de température telles que les vagues de chaleur peuvent avoir des effets très différents sur les taux d’infection et les résultats des maladies en fonction de la température de fond moyenne, indique un rapport publié le 15 février 2022 dans eLife.
L’étude suggère qu’il sera de plus en plus difficile de prévoir les conséquences du changement climatique sur les interactions hôte-pathogène à mesure que les températures mondiales augmentent et que les événements météorologiques extrêmes deviennent plus fréquents.
Les maladies infectieuses ont des effets écologiques profonds sur les populations humaines, agricoles et sauvages. Il est bien connu que les interactions entre les agents pathogènes et leurs hôtes sont sensibles aux changements de température. Mais ce qui est moins bien compris, c’est comment les variations soudaines et extrêmes de température affectent cette relation et comment cela influence les taux d’infection globaux et les résultats des maladies.
“Le changement climatique devrait augmenter non seulement les températures moyennes, mais aussi les fluctuations de température et la fréquence et l’intensité des phénomènes météorologiques extrêmes”, explique le coauteur, Pepijn Luijckx, maître de conférences William C. Campbell en biologie parasitaire, Trinity College Dublin, Irlande. “Pourtant, bien que des études aient quantifié les effets de la hausse des températures moyennes sur les traits des hôtes et des pathogènes, l’influence des régimes de température variables tels que les vagues de chaleur reste largement inconnue.”
Spores du parasite de la puce d’eau Ordospora colligata. Crédit : Dieter Ebert
Luijckx et l’équipe ont examiné les effets de différentes températures sur divers traits d’un organisme hôte – un petit crustacé appelé “l’homme”. Daphnia magna – et son parasite intestinal connu, Odospora colligata. La transmission du parasite est représentative d’une transmission environnementale classique, similaire à celle observée pour des maladies telles que SARS-CoV-2 and cholera.
The team looked at how the organisms responded to three distinct temperature regimes: a constant temperature, and two variable regimes, with daily fluctuations of +/- 3°C and three-day heatwaves of 6°C above ambient temperature. They then measured the crustacean’s lifespan, fertility, infection status and the number of parasite spores within their gut. Next, they processed the data into a statistical model to compare the impact of the three different temperature regimes.
The team found that daily fluctuations of temperature reduced the infectivity and spore burden of the parasite compared to those kept at the constant average temperature. However, by contrast, the infectivity of parasites after a heatwave was almost the same as the infectivity of those maintained at the constant temperature.
Moreover, the number of spores in the crustacean host increased following the three-day ‘heatwave’ when the background constant temperature was 16°C, but this burden was reduced at higher temperatures. This suggests that the effects of temperature variation differ depending on the average background temperature and whether this is close to the optimum temperature for the parasite.
Host fitness and reproductive success were generally reduced in the crustacean exposed to either the parasite spores or when experiencing variable temperatures. The difference between the host and pathogen responses suggest that under some circumstances the parasites were able to withstand the sudden change in heat better than their hosts.
“Our findings show that temperature variation alters the outcome of host-pathogen interactions in complex ways. Not only does temperature variation affect different host and pathogen traits in a distinct way, but the type of variation and the average temperature to which it is applied also matter,” concludes Luijckx. “This means that changing patterns of climate variation, superimposed on shifts in mean temperatures due to global warming, may have profound and unanticipated effects on disease dynamics.”
Reference: “Alternate patterns of temperature variation bring about very different disease outcomes at different mean temperatures” by Charlotte Kunze, Pepijn Luijckx, Andrew L Jackson and Ian Donohue, 15 February 2022, eLife.
DOI: 10.7554/eLife.72861
Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment [ICBM], Université Carl von Ossietzky d’Oldenburg, Allemagne ; Département de zoologie, École des sciences naturelles, Trinity College Dublin, Irlande.
Aux côtés de Pepijn Luijckx, l’équipe de recherche comprend le coauteur principal Charlotte Kunze (Université Carl von Ossietzky d’Oldenburg, Allemagne, et Trinity College Dublin), Andrew Jackson et Ian Donohue (tous deux du Trinity College Dublin).
Leur étude a été financée par la Science Foundation Ireland et l’Irish Research Council.
