Emergency and epidemiological surveillance of schmallenberg virus in Portugal

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro

Schmallenberg virus (SBV) is a novel Orthobunyavirus of the family Bunyaviridae which causes mild clinical signs in adults, and malformations in aborted and neonatal ruminants in Europe. This new virus was first identified in blood samples of cattle in the city of Schmallenberg in North Rhine‐Westphalia in November 2011 and since then has spread to several European countries, being transmitted by biting midges. Until the start of this doctoral thesis, no study had focused on the Portuguese territory, a circumstance that created a knowledge gap that was in need of urgent attention. To provide knowledge on SBV epidemiology in Portugal, a main goal of this work was to perform a serosurvey study to estimate the presence of immunoglobulin G (IgG) antibodies against SBV in sheep in Portugal. A stratified random sampling design was set up with the five regions of continental Portugal (North, Center, Lisboa and Vale do Tejo, Alentejo, and Algarve) and the estimated occurrence of IgG antibodies against SBV was 12.8% (95% confidence interval: 11%-15%). This thesis also aimed at ascertaining SBV circulation in Serra da Estrela, a geographical area of high altitude and low temperature, since these factors can affect the distribution of vectors and causes a deleterious effect in Culicoides development. To answer this question a 2-year prospective serological investigation was performed between 2015 and 2016, involving 168 sheep in 42 Serra da Estrela breed official farms, showing that SBV circulates at high altitudes and is endemic in sheep herds of central Portugal, even in herds with restrict circulation, with seroprevalences of 4.2% in 2015 and 6.0% in 2016 (p = 0.619). As no evidence for a change in seroprevalence was observed, with studies from Europe generally showing a decrease in SBV circulation at that time, a two year longitudinal serological investigation for Schmallenberg virus infection at the herd level was performed by using bulk-tank milk samples to better clarify the seroepidemiology of this virus in the central region of Portugal. A decrease in seroprevalence was observed with 92.6% of the bulk-tank milk samples positive in 2015, and 77.9% in 2016 (p = 0.027). Differences in the 2015/2016 seroprevalences at the herd level seems to be in agreement with reported data from other European countries. Based on the research work done and presented in this thesis, we conclude that it is further research is key and should continue to focus on the circulation of SBV in Portugal.

O vírus Schmallenberg (SBV) é um novo Orthobunyavirus da família Bunyaviridae que causa sinais clínicos leves em ruminantes adultos, e malformações em neonatos e abortos, em vários países da Europa. Este novo vírus foi identificado pela primeira vez em amostras de sangue de bovinos na cidade de Schmallenberg, na Renânia do Norte-Vestfália, em novembro de 2011 e, desde então, disseminou-se por vários países europeus, sendo transmitido por mosquitos. Até ao início da presente tese de doutoramento, nenhum estudo tinha sido efetuado no território português, uma circunstância que criou uma lacuna de conhecimento que justificava investigação urgente. Para se conhecer a epidemiologia do SBV em Portugal, um dos principais objetivos deste trabalho consistiu em realizar um estudo serológico para estimar a presença de imunoglobulina G (IgG) contra o vírus SBV em ovinos em Portugal. O desenho deste estudo consistiu numa amostragem aleatória estratificada, tendo por base as cinco regiões de Portugal continental (Norte, Centro, Lisboa e Vale do Tejo, Alentejo e Algarve). A ocorrência estimada de anticorpos IgG contra o SBV foi de 12,8% (intervalo de confiança de 95%: 11% -15%). Esta tese também teve como objetivo estudar a circulação do SBV na região da Serra da Estrela, uma área geográfica de elevada altitude e baixa temperatura, uma vez que estes fatores poderiam afetar a distribuição de vetores e causar um efeito deletério no desenvolvimento do vetor Culicoides. Para responder a esta questão, foi realizada uma investigação serológica prospectiva de 2 anos entre 2015 e 2016, envolvendo 168 ovelhas distribuídas por 42 rebanhos registados oficialmente como detentores de animais da raça Serra da Estrela, mostrando que o SBV circula em elevadas altitudes e é endémico em rebanhos de ovinos no centro de Portugal, incluindo em rebanhos com movimentação restrita, com seroprevalências de 4,2% em 2015 e 6,0% em 2016 (p = 0,619). Como nenhuma evidência de alteração na seroprevalência foi observada, e atentando a outros estudos efetuados na Europa que mostraram uma diminuição na circulação do SBV na mesma época do estudo, desenhou-se uma investigação serológica longitudinal de dois anos para estudar a infeção pelo SBV a nível do rebanho. Esta investigação foi realizada usando amostras de leite de tanque para analisar a seroepidemiologia deste vírus na região central de Portugal. Foi observada uma diminuição da seroprevalência com 92,6% das amostras de leite de tanque positivas em 2015 e, 77,9% em 2016 (p = 0,027). As diferenças observadas ao nível dos rebanhos, nos valores de seroprevalência de 2015 e 2016 parecem estar de acordo com os dados observados em outros países europeus. Com base na investigação realizada e apresentada nesta tese, concluímos que é fundamental que novas pesquisas continuem focadas na circulação do SBV em Portugal.

This work has been financed by national funds through FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia, I.P., under the projects UID/Multi/04016/2016, FCOMP-01-0124-FEDER-009525, UID/AGR/04033/2013 and SBVEPS (Procº 441.00 SERVIA); QREN/FEDER under the project Ovislab ICT-2013-05-004-5314 ID-64757; CI&DETS and CGD under projects rumDISEASE PROJ/CI&DETS/2016/0023, SBMERGE PROJ/CI&DETS/CGD/009 and HEALTHY-ValorWhey PROJ/CI&DETS/CGD/007); and FEDER/COMPETE/POCI under project POCI-01-0145-FEDER-006958.Special thanks to ANCOSE.