Modeling Rift Valley fever virus transmission dynamics: insight from micro- to macro-scale studies
Dynamique de transmission du virus de la fièvre de la Vallée du Rift : modélisation mathématique de l’échelle micro à l’échelle macro
Résumé
Rift Valley fever (RVF-V) is a viral, vector-borne, zoonotic disease. It affects multiple hosts, mainly livestock such as cattle, sheep, and goats. We aimed at enhancing knowledge on the relative contribution of host species to transmission, focusing on Senegal, a region with recurring RVFV circulation. With a systematic review of existing mechanistic models of RVFV transmission dynamics, we identified critical knowledge gaps and characterised the diversity of modelling approaches. We mapped RVF epidemic potential in northern Senegal for three consecutive rainy seasons (2014-2016), using the basic reproduction number. September was identified as a period of high risk of amplification following RVFV introduction. To quantify differences in infectiousness between host species, we developed the first within-host model of RVFV production by host cells, and estimated the relationship between host infectious viral loads and the probability to infect mosquitoes. The results showed that sheep were the most infectious host species, and that Aedes vectors were more likely to get infected than Culex when fed with similarly infectious bloodmeals. We incorporated this heterogeneity into a metapopulation model representing seasonal herd movements in northern Senegal. We quantified the delay between RVFV introduction through nomadic herds and infection of sedentary populations. We highlighted a systematic earlier infection in cattle than goats and sheep. This PhD used modeling to disentangle the complex transmission dynamics of a multi-host multivector pathogen, highlighting possible avenues for the development of efficient and targeted control strategies, crucial to ultimately prevent human cases.
La fièvre de la Vallée du Rift (FVR) est une maladie virale, vectorielle, et zoonotique. Elle touche principalement les animaux d’élevage : bovins, chèvres, moutons. Nous visions à mieux comprendre la contribution des différentes espèces d’hôtes à la transmission du virus de la FVR, en prenant comme zone d’étude le Sénégal. Une revue de la littérature nous a permis de caractériser la diversité des modèles mathématiques existants, et les questions que ces derniers n’ont pas encore abordé concernant la FVR. Nous avons ensuite cartographié le potentiel épidémique de la FVR au nord du Sénégal, et avons montré que pendant 3 saisons des pluies consécutives (2014-2016), le mois de Septembre était la période la plus à risque. Pour quantifier de potentielles différences d’infectiosité entre espèces d’hôtes à l’échelle individuelle, nous avons développé un modèle intra-hôte de la dynamique virale, et avons fait le lien avec la probabilité d’infecter les vecteurs. Nos résultats montrent que les moutons sont l’espèce la plus infectieuse, et que les moustiques du genre Aedes s’infectent plus facilement que les Culex. Enfin, nous avons incorporé cette hétérogéneité dans une métapopulation modélisant les mouvements de transhumance saisonniers au nord du Sénégal. Cela nous a permis de quantifier le délai entre l’introduction du virus de la FVR par les populations nomades et la propagation de l’infection chez les sédentaires. Nous avons également mis en évidence une infection
systématiquement plus précoce chez les bovins que chez les petits ruminants. Cette thèse a ainsi permis de mieux comprendre la dynamique de transmission d’un pathogène multi-hôtes et d’identifier des pistes pour
l’élaboration de stratégies de maitrise ciblées et efficaces.
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