Éco-épidémiologie spatiale de la tique à pattes noires et de ses pathogènes dans un parc naturel du sud du Québec

Cette thèse est une investigation de l'écologie et de l'épidémiologie spatiale fine de la tique à pattes noires (Ixodes scapularis) et du risque associé aux pathogènes transmis par cette tique dans une forêt du sud du Québec, au Canada. Sous l’influence de changements climatiques et environnementaux, la répartition spatiale de cette tique s’étend actuellement à travers la province, et son abondance augmente dans la plupart des régions. Il en résulte une préoccupation croissante en matière de santé publique liée à l'émergence de maladies transmises par les tiques (MTT) dans la province. Ainsi, plusieurs besoins de recherche ont vu le jour, y compris l’amélioration de la compréhension des facteurs dictant où et quand le risque émergera, et l’identification des composantes sur lesquelles les autorités régionales, locales et les individus pourraient agir afin réduire ce risque. Le site d’étude pour ce projet était le parc National du Mont-Saint-Bruno. De 2016 à 2018, à 32 sites répartis dans les habitats forestiers du parc, les tiques ont été collectées par la technique de la flanelle, la communauté d’hôtes de la tique a été inventoriée (grands et petits mammifères, et oiseaux nicheurs) et les micro-habitats ont été caractérisés (en termes de structure, de composition et de conditions microclimatiques). La densité des tiques dans la zone d’étude était particulièrement élevée par rapport aux autres régions environnantes. Les analyses spatiales ont montré des patrons d’abondance des tiques, persistants sur trois ans, avec un effet significatif des conditions locales de températures et d’humidité relatives. Un effet significatif de la densité du stade de développement précédent lors de l’année précédente a également été noté, suggérant une dispersion lente des tiques par les hôtes et une dynamique d’invasion caractérisée par plusieurs évènements d’introduction et d’expansion opérant à une échelle locale. En 2017 et 2018, un dispositif d’échantillonnage plus extensif a visé la communauté d’hôtes des stades immatures d’I. scapularis, afin de documenter le rôle de ces espèces dans la circulation des agents pathogènes. 849 oiseaux nicheurs appartenant à 50 espèces et 694 petits mammifères appartenant à 4 espèces ont été examinés pour la présence des tiques et des pathogènes. Les souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus) contribuaient à la majorité (80%) des cas d’infection des nymphes par Borrelia burgdorferi dans l’échantillon, alors que les 20% restants étaient attribuables à des oiseaux. Ce résultat confirme la proposition de certains auteurs à savoir que l’importance des hôtes alternatifs (autres que P. leucopus) aient été sous-estimée dans les études précédentes, et souligne l’importance de poursuivre les travaux pour documenter l’impact de ces hôtes dans l’épidémiologie des MTT. Finalement, la caractérisation des patrons de risque associés aux MTT dans la zone d’étude a été complétée par un échantillonnage de l’intensité d’utilisation des sentiers par les visiteurs du parc en 2017 et 2018. D’abord, les prélèvements de tiques dans l’environnement et sur les hôtes ont permis de détecter la présence de trois pathogènes représentant un risque de santé publique pour la population locale, soit en ordre du plus au moins prévalent : B. burgdorferi, Anaplasma phagocytophyllum et Borrelia miyamotoi. Ensuite, l’intégration des patrons spatiaux de l’utilisation du parc par les visiteurs a mis en évidence le rôle des facteurs comportementaux des utilisateurs et des attributs du paysage local dans la détermination des patrons de risque de contacts entre les visiteurs et les nymphes infectées par B. burgdorferi. Le risque de contact était associé à certaines périodes et zones de forte fréquentation du parc, mais pas aux indicateurs locaux de fragmentation de l'habitat, comme le suggèrent d'autres études. En outre, les zones où la densité de la couverture forestière et des points d'intérêt (infrastructures) étaient les plus élevés présentaient les niveaux de risque les plus élevés. Cette thèse contribue à l’avancement des connaissances fondamentales reliées à la biologie des tiques, aux relations écologiques entre ces ectoparasites et leurs hôtes et à l’écologie des pathogènes qu’elles transmettent. Ces connaissances trouveront de multiples applications concrètes, principalement dans le domaine de la santé publique où elles permettront notamment de parfaire les outils existants d’évaluation du risque et de prévention des MTT. En reliant l’écologie à la santé publique, cette thèse répond à un besoin de recherche et de développement d’expertise qui devient de plus en plus important dans le contexte actuel des changements climatiques et de l’émergence des maladies zoonotiques qui s’en trouvent facilitées au Canada.

This thesis is an investigation of the ecology and fine-scale spatial epidemiology of the blacklegged tick (Ixodes scapularis) and the risk associated with pathogens transmitted by this tick in a forest of southern Quebec, Canada. Under the influence of climate and environmental changes, the spatial distribution of this tick is currently expanding across the province, and its abundance is increasing in most regions. This has resulted in a growing public health threat associated with the emergence of tick-borne diseases (TBDs) in the province. Thus, several research needs have emerged, including improving understanding of the factors determining where and when risk will arise, and identifying what regional and local health authorities and individuals can do to reduce that risk. The study site for this project was Mont-Saint-Bruno National Park. From 2016 to 2018, at 32 sites distributed in the park's forest habitats, ticks were collected by drag sampling, the host community was inventoried (large and small mammals, and nesting birds), and microhabitats were characterized (in terms of structure, composition, and microclimatic conditions). The density of ticks in the study area was particularly high compared to other surrounding areas. Spatial analyses showed patterns of tick abundance, persistent over three years, with a significant effect of local microclimatic conditions (relative temperature and humidity). A significant effect of the density of the previous developmental stage in the previous year was also noted, suggesting slow host dispersal of ticks and invasion dynamics characterized by several introduction and expansion events operating at a local scale. In 2017 and 2018, a more extensive sampling scheme targeted the host community of immature stages of I. scapularis, to document the role of these species in pathogen circulation. 849 breeding birds belonging to 50 species and 694 small mammals belonging to 4 species were examined for the presence of ticks and pathogens. White-footed mice (Peromyscus leucopus) contributed to the majority (80%) of Borrelia burgdorferi nymph infections in the sample, while the remaining 20% were attributable to birds. This result confirms the suggestion by some authors that the importance of alternative hosts (other than P. leucopus) may have been underestimated in previous studies and underscores the importance of further work to document the impact of these hosts in the epidemiology of TBDs. Finally, characterization of risk patterns associated with TBDs in the study area was completed by sampling trail use by park visitors in 2017 and 2018. First, the analysis of ticks collected from the environment and on hosts demonstrated the presence of three pathogens representing a public health risk to the local population, in order from the most to the least prevalent: B. burgdorferi, Anaplasma phagocytophyllum and Borrelia miyamotoi. Second, integration of spatial patterns of visitor use of the park highlighted the role of visitor behaviour and local landscape attributes in determining patterns of risk of contact between visitors and B. burgdorferi-infected nymphs. Risk was associated with certain times and areas of increased park use, but not with local indicators of habitat fragmentation, in contrast with the results of previous studies. In addition, areas with the highest densities of forest cover and points of interest (infrastructure) had the highest levels of risk. This thesis contributes to the advancement of fundamental knowledge related to the biology of ticks, the ecological relationships between these ectoparasites and their hosts, and the ecology of the pathogens they transmit. This knowledge will have multiple applications, mainly in the field of public health, where it will allow the refinement of existing tools for risk assessment and prevention of TBDs. By linking ecology to public health, this thesis responds to a need for research and development of expertise that is becoming increasingly important in the current context of climate change and the emergence of zoonotic diseases that it facilitates in Canada.