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Toutes les maladies virales émergentes des 100 dernières années sont-elles des zoonoses ?

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D'après ma compréhension de base : les virus à l'origine d'Ebola, du Sars et du Covid-19 sont tous le résultat d'une zoonose, ce qui signifie que les virus sont passés des animaux aux humains.

Ma question est donc la suivante : toutes les maladies virales récemment apparues (disons 100 ans), avec un potentiel d'épidémie mondiale, sont-elles le résultat d'une zoonose ?


A ma connaissance, oui. Une liste partielle des maladies virales récemment apparues/émergentes (j'aurais certainement pu en manquer certaines), avec des hôtes réservoirs probables :

  • Chikungunya* (oiseaux, rongeurs)
  • coronavirus (SRAS [chauves-souris], MERS [chameaux], COVID-19 [?? chauves-souris ?? pangolins ??])
  • Ebola et autres filovirus (Marburg) : (chauves-souris ?)
  • Hendra, Nipah (chauves-souris)
  • Virus de la rivière Ross* (divers mammifères)
  • VIH (primates)
  • grippe (H1N1, aviaire) (oiseaux/porcs)
  • monkeypox (singes, duh; aussi des rongeurs)
  • Virus du Nil occidental* (oiseaux)
  • Zika* (? "un large éventail d'animaux en Afrique de l'Ouest")

Les exemples étoilés sont à transmission vectorielle (donc peut-être un peu moins préoccupant - pourraient ne pas correspondre à votre critère de "capable de provoquer une pandémie mondiale").

Omis:

  • virus zoonotiques plus anciens (rage, dengue, hépatite,… )
  • zoonoses non virales (paludisme, peste, charbon)

Une liste de zoonoses ; un autre du CDC américain

Plus généralement, le seul autre endroit d'où pourrait provenir un virus émergent serait la mutation ou la recombinaison de virus humains existants. Je ne connais pas un tel exemple.


L'hépatite D est apparue au cours des 100 dernières années, sans être une zoonose

L'hépatite D est un virus qui n'est capable de se répliquer qu'en présence d'une co-infection par l'hépatite B. Il provoque les mêmes symptômes que le virus de l'hépatite B, mais avec une gravité et une létalité plus grandes. Dans les pays développés, elle est rare sauf chez les toxicomanes par voie intraveineuse.

Il a été découvert en 1977, bien que les épidémies de fièvre de Lábrea dans les années 1950 aient été déterminées plus tard comme étant causées par le virus. Les comparaisons de souches connues et le taux de mutation suggèrent un ancêtre commun vers 1930.

L'hépatite D est le plus petit virus animal connu (moins de 1700 nucléotides), et c'est la seule espèce dans le Deltavirus genre. Il n'y a pas de réservoir animal connu. Le virus animal connu le plus similaire ne partage que 32 % des nucléotides de l'hépatite D.

Selon sa page Wikipédia,

Il a été proposé que Le HDV peut provenir d'une classe de phytopathogènes appelés viroïdes, qui sont beaucoup plus petits que les virus.


Transmissibilité des zoonoses virales émergentes

Affiliations Odum School of Ecology, Université de Géorgie, Athènes, Géorgie, États-Unis d'Amérique, Centre pour l'écologie des maladies infectieuses, Université de Géorgie, Athènes, Géorgie, États-Unis d'Amérique

Rôles Conceptualisation, Méthodologie, Supervision, Rédaction – révision & édition

Affiliation Cary Institute for Ecosystem Studies, Millbrook, New York, États-Unis d'Amérique

Rôles Investigation, Méthodologie, Rédaction – révision & édition

Affiliation Southeastern Cooperative Wildlife Disease Study, Collège de médecine vétérinaire, Université de Géorgie, Athènes, Géorgie, États-Unis d'Amérique

Rôles Conceptualisation, Méthodologie, Administration de projet, Ressources, Supervision, Rédaction – révision et édition

Affiliations Odum School of Ecology, Université de Géorgie, Athènes, Géorgie, États-Unis d'Amérique, Centre pour l'écologie des maladies infectieuses, Université de Géorgie, Athènes, Géorgie, États-Unis d'Amérique


Vecteurs vaccinaux auto-disséminés

Même avec des programmes tels que l'EPT, la prédiction des agents pathogènes animaux qui deviendront des EID d'importance mondiale au sein de la population humaine reste encore au-delà de nos capacités. Cependant, les agents pathogènes émergeant d'une source animale sont souvent initialement mal adaptés à leur nouvel hôte humain en termes de transmission interhumaine soutenue.[20] Les mécanismes impliqués dans l'adaptation ne sont pas clairs et seront vraisemblablement idiosyncratiques à l'agent pathogène émergent particulier, mais il a été suggéré qu'il impose des introductions répétées dans la population humaine avant qu'un événement d'adaptation réussi ne se traduise par une adaptation humaine complète.[20] Cette exigence peut fournir une �nêtre d'opportunité’ potentielle pour le ciblage immunologique de l'agent pathogène au sein de l'espèce animale transmissible, enrayant ainsi son flux zoonotique continu avant l'acquisition d'une adaptation complète à l'homme. Les vaccins à autodiffusion sont une stratégie vaccinale qui peut, dans certains cas, être mieux adaptée que les vaccins conventionnels pour contenir immunologiquement les agents pathogènes émergents au sein de leur hôte non humain dans les points chauds sous-financés. Les vaccins à diffusion sont conçus pour exploiter la capacité de réplication des vecteurs viraux à se propager à travers leurs populations animales hôtes sans qu'il soit nécessaire d'inoculer directement chaque animal. Dans cette stratégie, la vaccination d'un nombre limité d'animaux « fondateur » est utilisée pour l'introduction initiale du vaccin dans la population cible. Comme le vaccin est conçu pour exprimer les antigènes cibles de l'agent pathogène EID d'intérêt, sa propagation des animaux vaccinés aux animaux non vaccinés entraînera une propagation coordonnée de l'immunité spécifique à l'EID dans toute la population animale ciblée.

Vaccins à base de virus myxomateux contre la myxomatose et le virus de la maladie hémorragique du lapin

Le premier vaccin de diffusion pour les animaux a été conçu pour cibler deux EID spécifiques au lapin hautement létal dans la population européenne de lapins, le virus du myxome (MV) et le virus de la maladie hémorragique du lapin (RHDV).[21] Le vaccin était basé sur une souche de MV naturellement atténuée (souche 6918) sélectionnée pour sa faible virulence (non létalité), son immunogénicité élevée et le maintien de la transmission horizontale.[22] MV6918 est essentiellement identique à la souche de type sauvage hautement pathogène, à l'exception de la perturbation de quatre gènes, dont deux sont des facteurs de virulence connus.[23] MV6918 était capable de protéger contre une provocation mortelle par MV après vaccination en utilisant une inoculation directe. Fait important, MV6918 a été transmis à 㹐 % des lapins co-hébergés (évalué par séroconversion), et l'immunité conférée par la transmission était protectrice.[22] La transmission ultérieure était moins efficace (environ 12 %) et n'était plus protectrice. Le MV1698 a ensuite été conçu pour exprimer la protéine de capside RHDV en tant que vaccin bivalent transmissible contre le RHD et la myxomatose.[21,22] Dans des conditions de laboratoire, le vaccin bivalent MV6918VP60-T2 s'est avéré présenter des caractéristiques similaires à celles du MV6918. L'inoculation directe était immunogène et protectrice chez pratiquement tous les animaux avec une transmission de 50 % des lapins directement inoculés aux lapins co-hébergés et une baisse substantielle de la transmission ultérieure.[21] Le MV6918VP60-T2 a montré des performances remarquablement comparables dans un essai sur le terrain limité réalisé sur une île avec une population estimée à 300 lapins sauvages européens avec le vaccin montrant une avirulence maintenue, une immunogénicité élevée après inoculation directe et un taux de transmission de 50 %. [24]

Dans les études ci-dessus, le MV a été choisi comme base génétique pour le vaccin à diffusion en raison de sa capacité à se propager dans les populations de lapins. La spécificité élevée de la MV pour les lapins a également réduit le potentiel de propagation vers les cibles "hors espèces" dans l'environnement. Cependant, l'utilisation d'un agent pathogène normalement virulent pour l'espèce hôte ciblée en tant que plate-forme vaccinale auto-disséminée nécessitait nécessairement l'utilisation d'une souche de MV atténuée. Cette exigence a eu un impact évident sur la capacité de diffusion du vaccin à base de MV6918. Les approches vaccinales auto-disséminées les plus récentes ont utilisé le cytomégalovirus (CMV), qui est un bêta-herpèsvirus, comme plate-forme de diffusion du vaccin. Semblable au MV, les CMV sont immunogènes et se propagent efficacement à travers leurs espèces hôtes. [25�] Cependant, l'infection à CMV est normalement bénigne chez l'hôte sain. Cette différence importante élimine le besoin d'utiliser des souches atténuées, permettant ainsi potentiellement l'utilisation de CMV de type sauvage avec des caractéristiques de transmission d'animal à animal préservées. Semblable au MV, les CMV sont également fortement restreints aux espèces, chaque espèce hôte mammifère étudiée portant son propre CMV.[25] La barrière d'espèce pour le CMV semble remarquablement robuste, l'inoculation expérimentale directe étant incapable d'établir une infection hors espèce, même entre des rhésus étroitement apparentés et des macaques cynomolgous CMV (90 % identiques au niveau des nucléotides).[28] Une étude récente a montré que cette restriction stricte des espèces s'étendait aux CMV à l'état sauvage, avec l'absence de transmission de CMV entre espèces, même entre les chimpanzés et les espèces de proies de singe impliquées dans une relation intime de prédateur NHP&# x02013proie dans le parc national de la forêt de Tai, Côte d& #x02019Ivoire.[29] Les CMV sont également omniprésents au sein de leur espèce hôte,[25] ce qui permet de concevoir des vaccins à partir de souches de CMV déjà endémiques au sein de l'espèce cible. Cela aide à éliminer les inquiétudes liées à l'introduction de nouveaux virus dans les populations animales avec lesquelles il n'y a pas de relation biologique établie depuis longtemps.

Vaccin immunocontraceptif à base de cytomégalovirus murin pour les fléaux de la souris domestique (Mus domesticus)

Bien que ne ciblant pas un EID, plus d'une décennie de travail en vue de l'utilisation d'un CMV murin (MCMV) comme vaccin immunocontraceptif à vecteur viral pour contrôler les pestes de souris en Australie donne un aperçu de l'application de vaccins de diffusion pour cibler les agents pathogènes à haut risque pour le contrôle de l'EID . Les souris directement infectées par des souches MCMV exprimant des antigènes de fertilité de souris femelles développent une infertilité prolongée, essentiellement à vie.[30] L'immunocontraception dépendait de la production d'anticorps et conduisait à l'ablation des follicules ovariens. [31,32] Malgré le succès du MCMV en tant que vaccin injectable, l'absence de transmission directe à des souris non infectées dans des conditions de laboratoire a été un obstacle à son développement ultérieur. L'expression du transgène par le MCMV est fréquemment associée à une atténuation des glandes salivaires (un organe majeur impliqué dans la transmission d'animal à animal du CMV). Cependant, même les souches de type sauvage de MCMV à faible passage et non manipulées génétiquement se transmettent mal dans des conditions de laboratoire.[32] Par conséquent, il n'est pas clair si la mauvaise transmission des souches vaccinales est due à une manipulation génétique du virus et/ou reflète un manque général de transmission virale dans des conditions de laboratoire. Il est possible que l'incapacité de transmettre dans des conditions de laboratoire soit due à des caractéristiques de transmission propres aux rongeurs CMV. Semblable à la situation avec le MCMV chez la souris,[33] la transmission de l'hantavirus Sin Nombre (SNV) chez la souris sylvestre n'a pas pu être démontrée dans des conditions de laboratoire standard. Cependant, une transmission efficace a été observée suite au co-hébergement dans des enclos extérieurs et corrélée avec le nombre de rencontres agressives dénombrées par le nombre de blessures par morsure.[34]

Un vaccin à base de CMV de souris sylvestre pour interrompre la transmission zoonotique de l'hantavirus Sin Nombre

Les premières études utilisant le CMV comme vaccin de dissémination ciblant un EID humain ont utilisé le CMV de souris sylvestres (Peromyscus CMV (PCMV)) pour cibler le SNV chez l'espèce de transmission du SNV de souris sylvestre sauvage. À l'aide d'un PCMV exprimant la glycoprotéine G1 de l'enveloppe du SNV, le vaccin PCMV (ΔP33:G1EGFP) a induit des anticorps spécifiques à G1 après inoculation directe de souris sylvestres.[35] L'immunité induite par le PCMV(ΔP33:G1EGFP) était durable, persistant sur une période de 12 mois,[36] mais était associée à un niveau inférieur d'anticorps spécifiques au PCMV par rapport au PCMV de type sauvage.[35,36] Un retard observé dans la réplication in vitro combinés avec les niveaux inférieurs d'anticorps anti-PCMV ont suggéré un niveau d'atténuation. Cependant, le PCMV (ΔP33:G1EGFP) était toujours capable d'induire une immunité spécifique à G1 chez des souris sylvestres saines précédemment infectées par le PCMV (ΔP33:G1EGFP) ou le PCMV de type sauvage.[35,36] Cette capacité du CMV réinfecter l'hôte séropositif pour le CMV est une caractéristique partagée par d'autres CMV, et est critique pour l'utilisation de ce virus comme plate-forme vaccinale de diffusion en raison du fait que les CMV sont omniprésents au sein de leurs hôtes mammifères.[37] La capacité du PCMV (ΔP33:G1EGFP) à transmettre une immunité spécifique à G1 chez les souris co-hébergées, ou à protéger contre la provocation SNV n'a pas été déterminée. Cependant, ces études suggèrent en outre l'importance d'utiliser une plate-forme vaccinale à base de virus non atténués avec des caractéristiques de type sauvage, ce qui est possible avec le CMV étant donné sa nature bénigne chez l'hôte sain.

Un vaccin à base de CMV pour interrompre la transmission zoonotique du virus Ebola

Une approche de diffusion basée sur le CMV est également en cours de développement pour le contrôle du virus Ebola chez les espèces sauvages réservoirs et de transmission en Afrique. carcasses de grands singes,[40] identifiant les grands singes comme une espèce critique de transmission du virus Ebola dans la faune sauvage. Le virus Ebola est également considéré comme une menace majeure pour la survie des populations de singes africains dans la nature.[41] Par conséquent, une stratégie de diffusion basée sur le CMV est en cours d'élaboration dans le cadre d'un effort multidisciplinaire en cours entre les scientifiques de la santé humaine et les écologistes du World Wildlife Fund pour cibler l'infection par le virus Ebola chez les grands singes africains (bonobo, chimpanzé et gorille) et potentiellement aussi les fruits chauves-souris. Les chauves-souris frugivores (Rousettus aegyptiacus) sont également un réservoir connu du virus de Marburg [42]. Une récente série d'études a montré qu'un vaccin à base de CMV est capable de fournir une protection contre l'infection par le virus Ebola après inoculation directe.[38,39] Dans ces études, un vecteur MCMV exprimant un épitope de cellule CD8 + T de nucléoprotéine (NP) du virus Ebola fusionnée à une protéine MCMV non essentielle (MCMV/ZEBOV-NPCTL) s'est avéré induire une immunité durable spécifique aux NP (㸔 mois).[38,39] MCMV/ZEBOV-NPCTL les souris vaccinées n'ont montré aucun signe de maladie à virus Ebola (MVE) après une provocation mortelle par le virus Ebola. De manière impressionnante, 5/8 souris ont complètement contrôlé l'infection par le virus Ebola, sans virémie détectable, les 3 souris restantes ont montré une réduction de 2,8 log de la virémie par rapport aux témoins non vaccinés. La protection était de longue durée car les souris ont été vaccinées avec une dose unique de MCMV/ZEBOV-NPCTL ont été protégés contre la maladie à virus Ebola après une provocation létale 17 semaines après la vaccination – une qualité attrayante pour un vaccin de diffusion à utiliser dans les populations d'animaux sauvages. Des études sur le modèle de provocation du virus Ebola NHP ont été récemment achevées (manuscrit en cours d'examen). Dans ce modèle, la question clé de la transmissibilité de l'immunité chez les animaux séropositifs pour le CMV (qui ne peut pas être évaluée dans le modèle de souris de laboratoire (voir ci-dessus)) peut désormais être abordée dans un système expérimental plus traduisible en PSN dans la nature.

Des preuves substantielles soutiennent la capacité des CMV primates, y compris le CMV humain (HCMV), à surinfecter l'hôte séropositif. Une étude de 2008 portant sur des femmes séropositives pour le HCMV a montré la présence fréquente de plusieurs variants de glycoprotéine N (gN) et/ou gB dans des échantillons d'urine et de sang positifs pour le HCMV, ce qui suggère que la plupart des individus sont infectés par plusieurs souches de HCMV.[43] Une étude ultérieure surveillant le développement de réponses en anticorps spécifiques à la souche du HCMV dans une cohorte de femmes séropositives en bonne santé a rapporté que 29 % des participantes ont développé de nouveaux anticorps spécifiques à la souche avec un délai moyen de 17,8 mois (± 10,3 mois), ce qui indique que la surinfection est relativement événement commun.[44] La surinfection des PNH séropositifs pour le CMV a été démontrée expérimentalement dans le modèle du virus de l'immunodéficience simienne (VIS) : macaque rhésus SIDA après inoculation directe de CMV rhésus recombinant (RhCMV) génétiquement modifié pour exprimer les antigènes du VIS.[45] Après la surinfection, les RhCMV recombinants ont pu établir une infection persistante à long terme et induit des réponses des cellules CD4+ et CD8+ T contre l'antigène SIV exprimé comparables à celles observées chez les animaux séronégatifs pour le RhCMV.[45] Cette capacité à induire une réponse robuste des lymphocytes T contre l'antigène hétérologue « nouveau » codé par le vecteur RhCMV en présence d'une immunité antérieure contre le CMV est remarquable [46] car elle suggère que « le péché antigénique d'origine » un phénomène observé d'abord pour les anticorps spécifiques de la grippe A,[47] puis pour les réponses des lymphocytes T spécifiques du virus dans le modèle murin du virus de la chorioméningite lymphocytaire,[48] où la présence d'une immunité préexistante émousse la réponse immunitaire contre un nouveau mais l'antigène à réaction croisée – peut ne pas s'appliquer dans cette situation. Cependant, l'effet sur des antigènes cibles hétérologues plus étroitement apparentés sur le plan antigénique dans le contexte d'une infection à CMV devra être déterminé.

Les études réalisées dans le modèle SIV: macaque rhésus ont montré que la capacité à surinfecter dépendait des gènes de la région US2-11 du génome, une région qui contient plusieurs gènes impliqués dans la modulation à la baisse de la présentation de l'antigène du CMH de classe I. [49] La déplétion des cellules CD8+ T a restauré la capacité des RhCMV supprimés pour US2-11 à surinfecter les animaux séropositifs, ce qui indique que la surinfection était due à une subversion virale de la réponse immunitaire des cellules CD8+ T de l'hôte. Fait intéressant, après la récupération de la réponse des cellules CD8+ T chez ces animaux, les virus supprimés par US2-11 ont pu persister, ce qui indique qu'une fois établi, la réponse des cellules CD8+ T de l'hôte est incapable d'éliminer le virus. infection. En dehors du modèle de souris MCMV (voir ci-dessus), la capacité des CMV recombinants à se propager entre les animaux n'a pas été testée. Cependant, une étude récente portant sur la transmission du RhCMV chez les animaux co-hébergés a montré que les souches de RhCMV non recombinantes, mais transmises par culture tissulaire, conservent une capacité à être excrétées dans les fluides corporels (salive et urine) à des niveaux comparables à ceux de type sauvage. RhCMV, à condition qu'une région du génome codant pour plusieurs gènes impliqués dans le tropisme et l'évasion immunitaire (appelée région UL/b’) soit intacte.[50] On pense généralement que la transmission du CMV implique une exposition des muqueuses à ces fluides (ainsi qu'aux sécrétions génitales et au lait maternel).[25] Conformément à leurs caractéristiques d'excrétion maintenues, les virus transmis par culture tissulaire ont également conservé la capacité de se propager entre les animaux séropositifs RhCMV co-hébergés. Cette observation indique qu'il est au moins possible pour les souches de CMV manipulées en laboratoire de maintenir la capacité de transmission de type sauvage.

D'autres études sont nécessaires pour s'assurer que les CMV recombinants exprimant des antigènes cibles hétérologues peuvent également maintenir la transmission de type sauvage et les réponses immunitaires spécifiques à la cible après la transmission. L'expérience des études explorant l'utilisation de vaccins de diffusion ciblant d'autres agents pathogènes (voir ci-dessus) devrait s'avérer inestimable pour ces études, en particulier en ce qui concerne l'importance d'éviter l'atténuation du vaccin pour maintenir les caractéristiques de type sauvage de la transmissibilité du CMV. Lorsqu'elles ont été étudiées, les fréquences d'infection à CMV par transmission naturelle dans les populations animales approchent les 100 %. Conformément aux études épidémiologiques chez l'homme, un pic majeur d'infection se produit à un âge précoce de l'hôte, la quasi-totalité des macaques rhésus du centre des primates américains étant séropositifs pour le RhCMV à l'âge d'un an.[37] Les stress environnementaux, tels que l'infection par le SIV des chimpanzés, peuvent entraîner une suppression immunitaire des animaux dans la nature.[51] Il sera donc également important de s'assurer que tout vaccin à base de CMV ne présente pas de risque plus élevé chez les animaux immunodéprimés que les souches de CMV de type sauvage avec lesquelles ils sont déjà infectés.


Maladies infectieuses et zoonoses du bétail

Les maladies infectieuses du bétail constituent une menace majeure pour la santé et le bien-être des animaux dans le monde et leur contrôle efficace est crucial pour la santé agronomique, pour sauvegarder et sécuriser les approvisionnements alimentaires nationaux et internationaux et pour réduire la pauvreté rurale dans les pays en développement. Certaines maladies dévastatrices du bétail sont endémiques dans de nombreuses régions du monde et les menaces d'agents pathogènes anciens et nouveaux continuent d'émerger, les changements du climat mondial, des pratiques agricoles et de la démographie présentant des conditions particulièrement favorables à la propagation des maladies transmises par les arthropodes dans de nouvelles régions géographiques. domaines. Les infections zoonotiques qui sont transmissibles directement ou indirectement entre les animaux et les humains sont en augmentation et constituent des menaces supplémentaires importantes pour la santé humaine et le statut pandémique actuel de la nouvelle grippe A (H1N1) est un exemple d'actualité du défi présenté par les virus zoonotiques. Dans cet article, nous donnons un bref aperçu de certaines des questions relatives aux maladies infectieuses du bétail, qui seront discutées plus en détail dans les articles qui suivent.

1. Introduction et sécurité alimentaire

Au début du XXIe siècle, le monde est confronté à un paysage changeant de maladies infectieuses qui affectent l'homme et les animaux, et qui constituent des menaces importantes pour la santé et le bien-être ainsi que pour l'agenda international de la sécurité alimentaire. Les maladies du bétail qui ont des conséquences dévastatrices sur la santé animale et qui ont un impact sur le commerce national et international restent endémiques dans de nombreuses régions du monde. Des menaces d'agents pathogènes anciens et nouveaux continuent d'émerger, alimentées par les changements de l'environnement (climat, hydrologie, perturbation des écosystèmes, etc.), de l'agriculture et de la production alimentaire (systèmes d'élevage intensif, monoculture agricole, transformation des aliments, etc.) et dans la démographie et la connectivité du village « global » moderne (croissance démographique, urbanisation, commerce international, tourisme mondial et transport rapide, etc. Gibbs 2005). La propagation de la nouvelle grippe A (H1N1) est illustrative : entre février 2009, date à laquelle les premiers cas de syndrome grippal chez l'homme ont été signalés dans l'État de la côte du golfe de Veracruz, au Mexique, et le 24 juin 2009, elle s'était propagée dans 91 pays. avec 55 867 cas signalés (voir http://www.who.int pour des mises à jour quotidiennes).

La population humaine mondiale devrait passer d'environ 6,5 milliards en 2008 à environ 9,2 milliards d'ici 2050 (PNUD 2008), avec environ un milliard de cette augmentation se produisant en Afrique. La croissance démographique à une telle échelle pose d'énormes défis pour la production alimentaire en général, car une demande accrue de 50 % de nourriture en plus est attendue d'ici 2030, et pour l'élevage en particulier, en particulier dans les pays en développement où l'augmentation matérielle des revenus des ménages et l'urbanisation qui l'accompagne entraînent demande de viande et de produits laitiers (Delgado et al. 1999 Jones et amp Thornton 2009). La première année au cours de laquelle plus de la moitié de la population sur Terre (environ 3,3 milliards) a habité des zones urbaines était 2008, et d'ici 2030, ce nombre devrait passer à environ cinq milliards, la grande majorité de la croissance urbaine se produisant en Afrique et Asie (UNFPA 2008). Parallèlement à ces changements sans précédent dans la taille et l'emplacement des populations humaines et les demandes de nourriture, les impacts des changements environnementaux sont susceptibles d'être préjudiciables à la production agricole (Fresco 2009). Ces facteurs conduiront donc à l'exigence d'une application systématique de la science tout au long de la chaîne alimentaire afin que tous les secteurs de production alimentaire s'adaptent aux changements de température, aux conditions des nutriments et de l'eau et à l'exposition à des agents pathogènes nocifs. Les opportunités d'innovation scientifique sont énormes en nombre et en étendue et doivent être exploitées si la population mondiale veut avoir assez à manger dans les décennies à venir. Le contrôle des agents pathogènes du bétail continuera d'être une composante très importante d'une production alimentaire efficace et deviendra plus ouvertement associé au programme de sécurité alimentaire.

Le cheptel bovin mondial est actuellement estimé à environ 1,3 milliard de têtes, dont 30 % en Asie, 20 % en Amérique du Sud, 15 % en Afrique, 14 % en Amérique du Nord/centrale et 10 % en Europe (http ://cattletoday.info). Les estimations du nombre mondial de petits animaux varient considérablement d'une source à l'autre, mais il est généralement admis qu'il y a environ un milliard de porcs, environ deux milliards de petits ruminants et plus de 50 milliards de volailles élevées chaque année pour la production alimentaire. Les modes de production agricole sont extrêmement variés et comportent des risques particuliers en termes d'introduction et de transmission de maladies infectieuses. À un extrême se trouve l'élevage de bétail de subsistance à très faible intensité, en particulier de volaille, de moutons et de chèvres, qui opère dans les ménages ruraux les plus pauvres du monde et qui est essentiel pour maintenir l'approvisionnement alimentaire local, réduire la pauvreté par la génération de revenus et pour l'état nutritionnel . Ces animaux sont souvent gardés dans des conditions de divagation avec peu d'attention au contrôle des maladies, à l'hébergement ou à la supplémentation alimentaire, souffrent d'une charge élevée de maladies endémiques et sont susceptibles d'être en contact étroit avec d'autres espèces animales et humaines, et potentiellement en contact avec une variété d'animaux. animaux non domestiques. L'impact des maladies épidémiques sur les moyens de subsistance de ces agriculteurs pauvres, en particulier s'il y a une mortalité élevée ou l'imposition de restrictions de mouvement ou d'abattage des animaux, est grave (http://smallstock.info). Dans ce numéro, Perry & Grace (2009) examine en détail les impacts que les maladies du bétail et leur contrôle peuvent avoir sur l'élaboration et la promotion de politiques nationales et internationales favorables aux pauvres et qui réduiront la pauvreté rurale. À l'autre extrémité du spectre de l'élevage se trouvent les secteurs hautement organisés et intensifs de l'industrie avicole où les taux de croissance rapide des oiseaux élevés dans des densités allant jusqu'à 50 000 oiseaux dans un seul hangar donnent les conversions aliments en viande les plus efficaces. de tout système agricole et fournir des produits bon marché et de haute qualité au consommateur. Cette intensité d'élevage ne peut se faire qu'en contrôlant de nombreuses maladies infectieuses qui sinon infligeraient des pertes sévères voire empêcheraient complètement la production avicole intensive, par l'administration de vaccins au début de la période d'élevage. Pour le secteur avicole, l'émergence d'un nouveau pathogène ou d'une nouvelle variante d'un ancien pathogène a le potentiel de se propager rapidement et de dévaster les troupeaux nationaux, comme cela s'est produit à plusieurs reprises avec des souches d'influenza aviaire hautement pathogène (Alexander 2000, 2007 Velkers et al. 2006). En effet, certains foyers d'influenza aviaire hautement pathogène ont entraîné la destruction de troupeaux nationaux entiers de volailles et un repeuplement complet a été requis par une entreprise d'élevage internationale avant que la production de volailles puisse reprendre. Une telle vulnérabilité illustre l'importance des maladies infectieuses du bétail dans le contexte de la sécurité alimentaire mondiale.

Certains des agents pathogènes examinés dans cette série d'examens présentent un risque réel ou réel de grave pénurie alimentaire dans de nombreuses régions du monde. En Europe, les récentes incursions du virus de la fièvre catarrhale du mouton (BTV) et les épidémies qui ont suivi ont rappelé que le bétail peut rapidement être exposé aux ravages d'une nouvelle maladie qui s'installe en raison de l'évolution des conditions. Dans toute l'Europe du Nord, le BTV est devenu très récemment une nouvelle menace pour les ovins et les bovins et en 2008, les taux de mortalité des ovins infectés étaient élevés (plus de 10 % dans certains pays). Seule l'introduction par le Royaume-Uni d'un plan national de vaccination contre la fièvre catarrhale du mouton en 2008 a empêché l'établissement et la propagation de la maladie, et la forte sensibilité de la plupart des races ovines européennes au virus de la fièvre catarrhale du mouton signifie que la vaccination doit se poursuivre. Alors que la propagation progressive vers le nord du BTV en provenance d'Afrique du Nord et des régions du sud de la Méditerranée avait été observée depuis plusieurs années (Mellor et al. 2008), l'introduction brutale du BTV-8 en Europe du Nord était inattendue et un rappel supplémentaire que les maladies du bétail peuvent apparaître rapidement et sans avertissement apparent (Wilson & Mellor 2009). L'encéphalopathie spongiforme bovine au Royaume-Uni dans les années 1980 est sans doute le meilleur exemple d'une nouvelle et très importante maladie du bétail apparue à la suite d'un changement, dans ce cas des pratiques d'alimentation, avec un impact profond sur l'approvisionnement et la sécurité alimentaires et la confiance du public.

2. Maladies émergentes et ré-émergentes

L'augmentation de l'émergence ou de la réémergence de maladies infectieuses animales et humaines est évidente dans de nombreuses régions du monde depuis plusieurs années (Weiss & McMichael 2004 Gibbs 2005 Woolhouse et al. 2005). Plus de 1600 agents pathogènes humains sont maintenant décrits, une moyenne de trois nouvelles maladies est signalée environ tous les 2 ans et un nouvel organisme infectieux est publié chaque semaine (http://www.gideononline.com). Certaines maladies émergentes telles que la borréliose de Lyme, la fièvre des griffes du chat (bartonellose), la cinquième maladie (parvovirus B19), la légionellose et la cryptosporidiose sont en réalité beaucoup plus anciennes, mais les agents responsables n'ont été reconnus que relativement récemment de la même manière, plusieurs affections présumées non infectieuses telles que L'ulcère gastroduodénal, le sarcome de Kaposi et le cancer du col de l'utérus sont maintenant connus pour avoir des étiologies infectieuses. Néanmoins, il ne fait aucun doute que de nombreuses maladies véritablement nouvelles apparaissent et, alors que 60 % de tous les agents infectieux connus sont zoonotiques (Taylor et al. 2001 Jones et al. 2008), on estime qu'environ 75 % des « nouveaux » agents pathogènes humains signalés au cours des 25 dernières années sont d'origine animale et que le risque de zoonoses devrait continuer à augmenter (King et al. 2006). Les virus à ARN présentent des risques zoonotiques particulièrement élevés car ils peuvent émerger et se propager rapidement et une analyse statistique récente de 146 virus du bétail indique que la capacité d'un virus à se répliquer dans le cytoplasme (sans entrée nucléaire) est le seul prédicteur le plus puissant d'espèces croisées. transmission et la capacité d'infecter les humains (Pulliam & Dushoff 2009).

Dans le contexte de zoonoses représentant environ 60 % des nouvelles introductions de maladies (Taylor et al. 2001 Jones et al. 2008 Jones & Thornton 2009), les « mégapoles » du monde attirent manifestement l'attention car elles constituent généralement des environnements de fusion pour le mélange de maladies infectieuses humaines et animales et leur propagation rapide potentielle, à la fois localement et internationalement. En 2000, il y avait 18 mégapoles avec des populations de plus de 10 millions d'habitants, d'ici 2025 l'Asie à elle seule devrait avoir au moins 10 mégapoles et d'ici 2030 plus de deux milliards de personnes dans le monde vivront dans des bidonvilles associés aux villes (http:/ /en.wikipedia.org/wiki/Megacity). La ville de Mexico, avec une population d'environ 23 millions de personnes, a été au centre de la première phase de la propagation de la grippe A/H1N1 en 2009 et Ma et al. (2009) in this issue describe the emergence of zoonoses in the context of China, where it is forecast that cities will contain a total population of 800 million people by 2020. The emergence of the severe acute respiratory syndrome (SARS) virus and its rapid international spread provides another recent example of the transmission of a new disease from a megacity. Fortunately, the outbreak of SARS was ‘owned’ by the countries involved subsequently and a series of fast-acting global campaigns by medical practitioners and others proved adequate to stop the disease from becoming established. However, many diseases, including livestock diseases, are regarded as seemingly intractable problems and if the affected areas of the world straddle political or economic boundaries, especially involving countries in different national, regional and economic groupings, a lack of ownership of the disease may more typically define the need for containment and control.

The rate of introduction of vector-borne pathogens to previously ‘free’ areas of the world is increasing (Jones et al. 2008). It is estimated that almost half of the world's population is infected by vector-borne pathogens (http://sedac.ciesin.columbia.edu) with the greatest impact on developing countries within tropical and subtropical areas. The impacts of climate change and global warming are becoming more obvious and the survival and spread of BTV into Northern Europe provides a disturbing example of how an ‘exotic’ vector-borne livestock pathogen can quickly become established within new geographical regions to present new and significant risks to livestock production. Since the arrival of BTV-8 in The Netherlands in 2006, bluetongue (BT) has spread widely throughout Northern Europe with around 57 000 holdings in Europe affected by BTV in 2007 (with tens of thousands of animals killed) and around 33 000 holdings were affected in 2008. Significantly during the past 3 years, more serotypes have been introduced very recently within Northern Europe (including BTV-1, BTV-11 and BTV-16) and, with BTV-1 circulating, it is now clear that ongoing and sustained vaccination campaigns will be necessary for several years if the disease of BT is not to cause further welfare problems and high rates of mortality in sheep.

Other livestock diseases are also moving geographically and include African Swine Fever (ASF), the cause of a very serious haemorrhagic fever of pigs, which leads to mortality rates close to 100 per cent. Rather typically for diseases that are now emerging as serious pathogens on a potentially far larger scale than hitherto (and somewhat neglected for scientific study), there is no vaccine against ASF virus (ASFV) and control has to rely on other approaches, such as slaughter of infected herds. ASF had been previously been confined mainly to sub-Saharan Africa, with continued spread to previously uninfected countries on that continent, but the introduction of ASFV into Georgia in 2007 and its subsequent spread from the Caucasus has introduced a new risk to pig production in Europe. In this issue, Costard et al. (2009) review the mechanisms by which ASFV is maintained within wildlife and domestic pig populations, how it can be transmitted, the broader risks for global spread of ASFV and how disease might be mitigated. Wild boars have the potential to distribute ASFV widely and they are also known as reservoirs for a number of other important diseases and their growing importance in transmission of zoonotic diseases is the specific theme of Meng et al. (2009) in this issue. The roles of wildlife in transmission are being identified with increasing clarity and for avian influenza wild waterfowl have been shown to be capable of widely distributing the virus. Iqbal et al. (2009) in this issue set the scene for their work on investigating whether different avian influenza viruses show variation in the degree of diversity from the consensus sequence of the virus as they replicated in different hosts by broadly reviewing the maintenance of highly pathogenic H5N1 viruses in different avian host species. They note the prevalence of the virus in waterfowl such as ducks and swans, but also a variety of other wild bird species, including sparrows, crows, magpies and birds of prey.

Other wildlife seen as increasingly important in the transmission of zoonotic pathogens includes the fruit bat, which is known to be a reservoir of internationally important zoonotic pathogens such as Hendra virus and Nipah virus. Greater risks to human health from wildlife pathogens appear to be inevitable as a consequence of increasing human contact with wildlife through greater access to, and disturbance of, wildlife habitats. Deforestation and the taking of land for livestock farming can lead to the habitats of wildlife being disturbed, and the spread of Nipah virus to pigs (and thence to humans) in 1998 in Malaysia is associated with the movement of fruit bats from their forest environment to cultivated orchards and pig farms, driven by fruiting failure of forest trees during El Nino-related drought as more land was sought for farming (Chua et al. 2002 Looi & Chua 2007).

In general, much less is known about infectious agents of wildlife, livestock and even companion animals than of humans, and there are several examples where enzootic viruses of animals (SARS coronavirus, hantaviruses, Ebola and Marburg viruses, Nipah virus, Hendra virus and human immunodeficiency viruses) were completely unknown until they switched hosts to cause disease in humans (Parrish et al. 2008). However, emerging infectious diseases (EIDs) and zoonoses are not solely due to viruses and a recent detailed study of 335 EID events in man and animals between 1940 and 2004 concluded that more than 50 per cent were due to bacteria or rickettsia, more than 10 per cent to protozoa, 6 per cent to fungi and 3 per cent to helminths (Jones et al. 2008). A major concern is that vector-borne diseases have increased dramatically over the last decade adding support to hypotheses that climate change drives emergence of diseases where arthropod vectors are sensitive to environmental changes. Tropical areas have seen the highest increases in EIDs, and while those caused by zoonoses emanating from wildlife are correlated with wildlife biodiversity, those caused by emergence of new drug resistant strains are correlated with agronomic factors such as antibiotic use and population density.

In the spring of 2009, a new influenza A (H1N1) virus emerged and spread rapidly throughout the world, and was declared a pandemic by the World Health Organisation on 11 June. Epidemiological data indicate that the outbreak in humans started in mid-February in Veracruz, Mexico (Fraser et al. 2009), the virus is related to swine influenza A (H1N1) viruses recently circulating in pigs in North America and in Europe/Asia and carries a mixture of genes from viruses circulating in these two geographical regions (Garten et al. 2009 Trifonov et al. 2009). Six gene segments are most similar to those of swine H1N2 influenza A viruses isolated from North America in the late 1990s, whereas two gene segments are related to those of Eurasian strains of the early 1990s. Evolutionary phylogenetic analysis suggests that it is likely that initial transmission to humans occurred several months before recognition of the outbreak and that it is possible that reassortment of swine lineages to generate the direct precursor of the pandemic strain may have occurred years ago (Smith et al. 2009). However, the virus has not been previously detected in any animal or human populations and definitive scientific evidence to support its origin directly in pigs is not yet confirmed (Irvine & Brown 2009). It has been established experimentally that the virus can infect and transmit between pigs (Brookes et al. 2009), and it is highly probable that natural transmissions between humans and pigs will become a feature of the pandemic, although a complete picture of the potential host species range of these viruses has not yet emerged and many questions relating to disease severity in susceptible hosts, transmission dynamics within and between hosts and probable risks of selection for increased virulence due to zoonotic transmission remain to be determined.

Maudlin et al. (2009) in this issue make the point that, unlike newly emerging zoonoses that attract the attention of the developed world, many endemic zoonoses are neglected by comparison and this ‘in turn artificially downgrades their importance in the eyes of administrators and funding agencies’. This is a problem familiar to most scientists working on endemic livestock pathogens en soi and presents many risks to the broader relevant scientific activity, not least the prospect that important basic and underpinning research data, tools and reagents are not in place. A good example of endemic zoonoses that continues to cause divergent clinical disease is toxoplasmosis, caused by the ubiquitous apicomplexan protozoan Toxoplasma gondii, which has high prevalence in many parts of the world associated with consumption of tissue cysts in undercooked meat, or exposure to oocysts derived from cat faeces (Sibley et al. 2009, this issue). As well as causing congenital infections with severe clinical sequealae, T. gondii establishes chronic, persistent infection in humans with a lifelong risk of reactivation, often associated with immunosuppression. Ocular toxoplasmosis is on the increase in immunocompetent people throughout the world, with an estimated incidence of 2 per cent in the USA (up to five million patients) and a much higher incidence in southern Brasil (Holland 2003) where it has been shown recently that clinical disease is associated with the emergence of newly described divergent parasite genotypes (Khan et al. 2006).

The changing incidence of pathogens and patterns of diseases over time requires the scientific community to review, develop and use different sets of skills. For example, climate change and the increasing spread of vector-borne diseases has driven a need for more entomologists and vector biologists and the re-emergence of helminth infections globally will, as Robinson & Dalton (2009) note in this issue, increase the need for basic laboratory research on zoonotic helminths. As the diseases change, so will the professional skills set required.

3. Past successes and future prospects

Infectious diseases are remarkably difficult to eliminate and only smallpox virus has formally been eradicated. However, a highly significant veterinary achievement is the expectation that, by 2010, the disease rinderpest (the cause of cattle plague) will also have been eliminated from the planet. This prospect was facilitated by the launch in 1994 of a Global Rinderpest Eradication Programme (GREP) both to consolidate gains in rinderpest control and to move towards disease eradication. While the biology of the virus was permissive to control by vaccination, the GREP was ultimately successful because it implemented a highly effective international coordination mechanism to promote the initiative, confirm freedom from rinderpest in affected areas and to deliver technical guidance and the means to achieve the goals. Thus, the expected eradication of rinderpest represents a triumph for a holistic approach to control, which integrates vaccination, robust diagnostic practices and, crucially, the political wills of many countries.

Unfortunately, for the prospects of further eradication successes, most pathogens are characterized by phenotypes presenting different antigenic forms that are stable with time (antigenic diversity) or that show antigenic variation during the course of infection. The presence of multiple serotypes or variants of a pathogen is a major hurdle for long-term control by vaccination and it seems that more complete successes such as the eradication of smallpox virus and rinderpest virus are aspirational rather than realistic. However, good progress continues to be made on the control of several important livestock pathogens and mechanisms are now in place to bring together the critical scientific expertise and political will to succeed. For example, to provide tools to endemically affected countries to help with control of foot and mouth disease (FMD) virus and to improve methods to better manage and reduce risk of outbreaks in FMD-free countries, a Global Foot-and-Mouth Disease Research Alliance (GFRA) was established in 2003 to bring together the relevant animal health research organizations worldwide. Thus, the GRFA is aligned conceptually to the GREP and is spearheading work to understand more about key issues of the biology of FMD virus, such as predictions of the virulence and spread of FMD virus under different circumstances, immunological mechanisms of protection against disease and virus replication and how to generate longer-lasting protective immunity after vaccination, the drivers of virus evolution and ways to improve vaccine stability and generate protection to multiple serotypes. Initiatives such as GFRA will help to share the burden of controlling burdensome diseases because, as Paton et al. (2009) point out for FMD in this issue, if the potential for disease control becomes too large for individual nations to tackle, responsibility for control may be seen to belong to a third party. This type of political dimension is clearly a significant factor in the prospects of better control of some very important diseases and any inertia in implementing plans at national government levels will make it easier for pathogens to persist and spread further.

The ability to control livestock diseases effectively is sometimes problematic because of the ‘carrier state’ in which a pathogen persists in the host for extended periods. Stevens et al. (2009) in this issue report that the bacterium Salmonella enterica may develop a carrier state in the host after primary challenge and such carriers typically excrete high levels of bacteria during recovery from enteric or systemic disease, often in the absence of clinical signs. In some cases, the carrier state may exist for the lifetime of the host, for example, with bacterial species such as S. enterica serovar Dublin.

FMD is also characterized by a carrier state in which FMD virus locates rapidly to, and is maintained in, the light zone of germinal centres (Juleff et al. 2009) and it remains a fundamental problem to be overcome before more effective control measures can be put in place. The tropism of pathogens and why some organisms translocate from one site of development to another remains generally poorly understood. Stevens et al. (2009), this issue, report an emerging theme among pathogens associated with enteric fevers, such as S. enterica serovar Typhi, Brucella spp. and enteropathogenic Yersinia spp.: they use ‘stealth strategies’ to evade detection by the innate immune system of the host and thus any control by the host at the level of mucosal surfaces.

In summary, considerable challenges are presented by livestock and zoonotic pathogens to the health and well being of animals and man. For some critically important diseases, the first line of defence will be the deployment of state-of-the art approaches to diagnosis and surveillance to provide a network of global intelligence on their spread and an assessment of risk presented. Combined with this, the delivery of effective vaccine strategies for the control of major pathogens of livestock will be especially testing and a continuum of new and better vaccines able to deliver more long-lasting and durable protective immunity and to be effective against multiple strains or variants will be essential.


Discussion

Wild animals were implicated as a source of disease spillover to humans for the vast majority of zoonotic viruses, further substantiating the concept that the diversity of wildlife on our planet has provided a rich pool of viruses, a fraction of which have successfully adapted to infect humans. Our findings indicate that high viral host plasticity is an important trait that is predictive of pandemic potential of viruses in the zoonotic pool, not only because wide host range was common among viruses that have spilled over from animals to humans, but also because this trait was associated with increased human-to-human transmission and spread on a global scale. Reporting bias must be considered in the interpretation of any association based on data reported in the literature and the relationship between human-to-human transmissibility and host plasticity could be biased by increased research effort for viruses that have been shown to be transmissible among humans. However our analyses identified a strong linear relationship between host plasticity and likelihood of human-to-human transmissibility and we estimate zoonotic viruses found in 10 host orders are 12 times more likely to be human-to-human transmissible than zoonotic viruses found in only one animal host order. Human-to-human transmission of viruses with high host plasticity is consistent with the hypothesis that evolutionary selection for viruses with greater ability to adapt rapidly to new hosts co-selects for viruses capable of effective intraspecies transmission in the new host. Evolutionary selection of viruses capable of infecting a wide range of hosts has been a key hypothesis underpinning disease emergence theory 7,21 and we provide evidence for the importance of viral host plasticity as a synergistic trait aiding mechanisms of disease transmission, particularly at the high-risk human-animal interfaces reported here.

Human practices facilitating heightened contact between taxonomically diverse animal hosts has likely facilitated selection of viruses with high host plasticity and sharing of zoonotic diseases. Zoonotic viruses reported in domestic animals had a significantly wider host range than viruses not shared by domesticate species. Increased research effort targeting diseases in domesticated species could bias data towards this finding, but we also detected increased host range among viruses transmitted by wildlife kept in similarly confined circumstances. Increased host plasticity among viruses shared by domestic animals supports the concept that the breeding and keeping of taxonomically diverse domesticated species in regular close contact with people for centuries has enabled evolutionary adaptive selection for mutation-prone RNA viruses capable of cross-species transmission 2 . For the many viruses shared by wildlife and domestic animals, domesticated species play a critical role in facilitating direct contact with people, as well as amplification of disease transmission in intensive animal production facilities.

Our finding of significantly higher host plasticity among viruses transmitted by direct contact with wildlife kept as pets or in zoos and sanctuaries provides additional evidence to support the premise that confining taxonomically diverse species in close proximity selects for transmission of adaptable viruses with high host plasticity, even among wildlife. Diverse species of wild animals that are confined in zoos, sanctuaries, kept as pets and sold at markets are also subject to circumstances that facilitate cross-species virus transmission via intimate contact, particularly for zoonotic viruses already adapted to transmission among domesticated animals. Vectorborne transmission similarly enables opportunities for effective contact across diverse animal hosts, which is consistent with our finding of higher host plasticity among vectorborne viruses. Through this mechanism, vector-borne transmission has facilitated emergence of animal diseases in humans, particularly those from wildlife, and, for viruses with generalist vectors, this transmission route is an effective method for interspecific dispersal 6 .

Here we provide an epidemiologic picture of the animal-human transmission networks likely to perpetuate future disease emergence and our findings add to previous efforts to guide global health research geographically 3 . In addition to an emphasis on vector control, the myriad of other high-risk interfaces with human activities that have facilitated animal-to-human viral spillover should be a focus for education and interventions directed at disease prevention. More in depth investigation of the epidemiology of zoonoses at high risk human-animal interfaces is needed to assess risk of viral disease emergence and direct global, as well as local, disease prevention and control. Risk for a new human pandemic is likely highest at the high-risk interfaces facilitating disease threats in the past. Unfortunately, wild animal hosts and high-risk interfaces facilitating spillover of zoonotic viruses, particularly beyond their first emergence, remains vastly under-reported. Adequate data on circumstances at the point of disease spillover are lacking for many viruses because animal involvement in zoonotic disease exposure is very difficult to ascertain and this information is often not linked to diagnoses in published reports. Global animal disease data are largely incomplete due to inadequate livestock and wildlife health surveillance worldwide. Resulting ascertainment biases are especially problematic for spillover events that do not involve professions likely to self-report, as is likely the case for veterinarians, researchers and scientists working at laboratory facilities. Detailed patient histories that elucidate activities precipitating animal exposure will greatly assist in completing the epidemiologic picture underlying the emergence of many zoonotic viruses. This, together with heightened surveillance to gather data on human practices enabling contact with animals in settings with diverse host assemblages, particularly at high-risk interfaces under-reported to date, will direct us towards critical control points for disease control and behavior change interventions aimed at prevention.


Factors in the Emergence or Re-emergence of Infectious Diseases

There are many factors involved in the emergence of new infectious diseases or the re-emergence of “old” infectious diseases. Some result from natural processes such as the evolution of pathogens over time, but many are a result of human behavior and practices. Consider how the interaction between the human population and our environment has changed, especially in the last century. Factors that have contributed to these changes are population growth, migration from rural areas to cities, international air travel, poverty, wars, and destructive ecological changes due to economic development and land use.

For an emerging disease to become established at least two events have to occur – (1) the infectious agent has to be introduced into a vulnerable population and (2) the agent has to have the ability to spread readily from person-to-person and cause disease. The infection also has to be able to sustain itself within the population, that is more and more people continue to become infected.

Many emerging diseases arise when infectious agents in animals are passed to humans (referred to as zoonoses). As the human population expands in number and into new geographical regions, the possibility that humans will come into close contact with animal species that are potential hosts of an infectious agent increases. When that factor is combined with increases in human density and mobility, it is easy to see that this combination poses a serious threat to human health.

Climate change is increasingly becoming a concern as a factor in the emergence of infectious diseases. As Earth's climate warms and habitats are altered, diseases can spread into new geographic areas. For example, warming temperatures allow mosquitoes - and the diseases they transmit - to expand their range into regions where they previously have not been found.

A factor that is especially important in the re-emergence of diseases is antimicrobial resistance - the acquired resistance of pathogens to antimicrobial medications such as antibiotics. Bacteria, viruses, and other microorganisms can change over time and develop a resistance to the drugs used to treat diseases caused by the pathogens. Therefore, drugs that were effective in the past are no longer useful in controlling disease.

Another factor that can cause a disease to re-emerge is a decline in vaccine coverage, so that even when a safe and effective vaccine exists, a growing number of people choose not to become vaccinated. This has been a particular problem with the measles vaccine. Measles, a highly contagious and serious infection that was eliminated from the U.S. in 2000 and from the Western Hemisphere in 2016, has returned in certain areas due to an increase in the number of people opting to take nonmedical vaccine exemptions for reasons of personal and philosophical belief. This has been driven by an anti-vaccine movement that was founded largely on an invalid and discredited study that claimed a link between a vaccine against measles and autism. As a result of the decline in vaccine coverage, measles cases are highest by far this decade with more than 1,000 cases of measles reported in the U.S. in the first half of 2019.


Control of zoonoses in emergency situations: lessons learned during recent outbreaks (gaps and weaknesses of current zoonoses control programmes)

In emergency situations, domestic animals and wildlife are, like people, exposed to infectious diseases and environmental contaminants in the air, soil, water and food. They can suffer from acute and/or chronic diseases from such exposure. Often animals serve as disease reservoirs or early warning systems for the community in regard to the spread of zoonotic diseases. Over 100 years of experience have shown that animal and human health are closely related. During the past few years, emergent disease episodes have increased nearly all have involved zoonotic agents. As there is no way to predict when or where the next important new zoonotic pathogen will emerge or what its ultimate importance might be, investigation at the first sign of emergence of a new zoonotic disease is particularly important. Today, in many emerging situations, different activities involving zoonotic disease control are at risk because of failed investigative infrastructures or financial constraints. Considering that zoonotic diseases have their own characteristics, their prevention and control require unique strategies, based more on fundamental and applied research than on traditional approaches. Such strategies require cooperation and coordination between animal and public health sectors and the involvement of other disciplines and experts such as epidemiologists, entomologists, environmentalists and climatologists. Lessons learned from the avian influenza pandemic threat, the Crimean-Congo haemorrhagic fever and rabies outbreaks are presented and the gaps and weakness of current control programmes are discussed.


NH and RK: conceptualization and preparing the first draft manuscript. NH, RK, and PR-O: methodology and literature review. PR-O, RK, AYO, LBA, LE, MJT, DY-M, RA, NK, LM, JR, TDM, DLH, AZ, and LM-B: writing review and editing. NH, PR-O, RK, and LM-B: address the comments of reviewers and editors. All authors contributed to the article and approved the submitted version.

Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l'absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d'intérêt potentiel.


Introduction

Bats are the only flying placental mammals that present all around the world except in Arctic, Antarctica and a few oceanic islands. They are the second largest order of mammals that evolved from one of the oldest fossil, Icaronycteris, during Eocene period (50 million years ago) and diverged into 925 known species which constitute 20% of > 4800 mammalian species [29]. Although the bats attribute advantages in the diverse ecosystem as pest controller (insectivorous bats) and pollinators (frugivorous bats) the worrisome fact is they act as natural reservoirs for a large number of emerging as well as re-emerging pathogens that other animals and humans can contract. Moreover they gained a bad reputation in classical literatures, in which bats are associated with evils- Lucifer, darkness, Dracula- blood fed vampires and as omens and in modern scientific society they were obligatorily dangerous, as evolved as a super-mammal for harboring many of the newly identified deadly diseases without any signs and lesions. Recent database on bat viruses from 69 countries worldwide comprises more than 4100 bat-associated animal viruses belonging to 23 viridae detected in 196 bat species [6]. Recently reported 43% of the emerging and reemerging pathogens included in bioterrorism list as category A, B, C were recognized in different bat species. The emergence of bat borne zoonotic viruses significantly arise a global public health impact.

Many of the emerging and reemerging viruses are formidable foes for the physicians putting them into confusion due to their mutagenic nature. Best example is the recent report of Zika virus in India, which doesn’t cause any developmental mutagenicity in children compared to the outbreak in Brazil in 2015. In Asia and Pacific regions, bats were demonstrated as natural reservoirs for a large number of this types of emerging as well as re-emerging pathogens such as SARS, Ebola, Marburg, Nipha, Hendra, Tioman, Menangle, Australian bat lyssa virus, Rabies and many encephalitis causing viruses in humans and animals [2]. Sub Saharan Africa, where people hunt bats as bush meat is the biggest hot spot for viral spill over from bats to humans and other mammals. Southeast Asia is also been considered as another danger zone. A change in agent, host and environment is responsible for the emergence and re emergence of various diseases. From bats the pathogen get transmitted to humans via intermediate hosts like horses(hendra) and pigs(nipah) and different species of animals get infected by consumption of partially eaten fruits of bats and the chewed out materials of bats after extracting the juice. Studies suggest bats can travel a long distance (2000–3000 km) which also develops issues of introducing new disease to the place unknown earlier. Phylogenetic analysis suggests a co evolutionary relationship between viruses and the existing bats [18]. All these facts arose international scientific attention for the study on bats and bat associated viruses and it suggests that a series of events happened to precipitate the emergence of the viruses which were ancient and circulating in the bats for a long time.

Recent applications of conventional PCR/RT PCR, metagenomics and next-generation sequencing (NGS) technologies revealed the complexity of the bat virome, which may impact upon its reservoir capacity and consequently affect vector–reservoir host interactions. Several studies showed bats as an important reservoirs for a number of RNA viruses (including, lyssa, corona, paramyxo, filo and astro viruses) and DNA viruses (including, parvo, circo, herpes and adeno) [3]. Variation in the incidence and diversity of viruses in bats suggests that some species of bats are reservoir host and some others are incidental hosts [36]. The bat virome in frugivorous bats are less compared to the insectivorous bats [57]. More than 200 viruses were reported in bats wherein most are RNA viruses. Out of 60 viruses found to be associated with bats, 59 were RNA viruses due to high degree of mutations and recombination [28, 56]. The first report of a transmission of a viral disease from bats to humans was a rabies virus (RABV) belonging to the Lyssa virus genus [5]. Rio Bravo virus was the first non rabies virus to be recognized as originating from bats in 1960s [35]. Majority of viruses identified in bats were belonging to flavi virus group including West Nile virus and Kyasanur forest disease virus [39] and the application of metagenomics helped to identify Picorna viruses in bats.

Since a large number of different types of virus were identified in bats it is better to understand the spectrum and characteristics of viruses that bats carry. It may help to prevent and control potential emerging bat-borne diseases. Further as bats are acknowledged for emerging zoonoses, identification and characterization of novel viruses from bats is needed. Unlike other animals the detailed information regarding bat anatomy, ecology, importance in ecosystem and their ability to act as reservoirs for a large number of viruses which are potentially harmful for humans and animals have to be studied. Moreover, knowledge regarding the antibody and cytokine synthesis in bats, pathogenicity and the pathology associated with infections are lagging. Some of important pathogenic RNA viruses identified in bats so far with emphasis on Nipha virus transmission and few more bat borne viruses are discussed below.


Infectious diseases—past, present, and future

In 1962 Sir McFarland Burnett stated, ‘By the end of the Second World War it was possible to say that almost all of the major practical problems of dealing with infectious disease had been solved.’ At that time, his statement was logical. Control and prevention measures had decreased the incidence of many infectious diseases, and with the ability to continue to identify new antibiotics, to handle new problems, and the ongoing development of appropriate vaccines, his statement appeared to be appropriate.

In the US, similar feelings were expressed and funding for infectious disease fellowships began to decline with federal resources being directed elsewhere.

The history of the world is intertwined with the impact that infectious diseases have had on populations. Evidence of smallpox has been found in 3000-year-old Egyptian mummies. Egyptian papyrus paintings depict infectious diseases such as poliomyelitis. Hippocrates wrote about the spread of disease by means of airs, water, and places, and made an association between climate, diet, and living conditions. Investigators described miasmas as the source of infections. Fracastoro discussed the germ theory in the 1500s and three routes of contagion were proposed—direct contact, fomites, and contagion from a distance (airborne). Epidemics of leprosy, plague, syphilis, smallpox, cholera, yellow fever, typhoid fever, and other infectious diseases were the norm.

The development of the microscope by Leeuwenhoek in the 1600s allowed scientists to visualize micro-organisms for the first time. The 1800s brought knowledge of the cultivation and identification of micro-organisms. Vaccines were developed and used which introduced specific methods to our storehouse of measures for control and prevention. Pasteurization was another important contribution to disease control. An appreciation of the environment and its relationship to infectious diseases resulted in implementation of broad control measures such as community sanitation, personal hygiene, and public health education. The importance of nutrition was appreciated for its impact on infectious diseases.

The 20th century brought chemotherapy and antibiotics into our infectious disease armamentarium. Greater dependency upon vaccination programmes and health education became important allies in our efforts at reducing the occurrence of infectious disease. So Sir McFarland’s statement was not an off hand remark.

But we are now aware that emerging and re-emerging infections have become a significant worldwide problem. In 1991, the Institute of Medicine of the National Research Council in the US appointed a 19-member multidisciplinary expert committee to study the emergence of microbial threats to health. Their report published in 1992 was entitled, ‘Emerging Infections —Microbial Threats to Health in the United States’ but the concepts that they discussed certainly have worldwide application. 1 They concluded that six categories of factors could explain the emergence or re-emergence of infectious diseases. These factors are: Human demographics and behaviour Technology and industry Economic development and land use International travel and commerce Microbial adaptation and change and Breakdown of public health measures.

There have been other groupings of causative factors proposed related to re-emerging infections and in some instances we do not yet have a clue as to how new agents have appeared in animal and human populations. The problem of emerging infections is well exemplified by the many examples of new and emerging infectious diseases that have impacted upon localized populations and/or geographical areas over the past several decades. Human immunodeficiency virus (HIV)/AIDS, first identified in 1981, portrays the significant impact that an infectious disease can have on the world. Presently HIV/AIDS is the fourth leading cause of death in the world and it remains the leading cause of death in Africa. The economic havoc it has created worldwide is frightening and its impact upon all peoples will remain embedded on mankind for decades. More geographically localized, but still creating worldwide concern, have been the haemorrhagic fevers, Nipah virus, and monkeypox. And more recently sudden acute respiratory syndrome (SARS) exemplifies how the occurrence of a new and dangerous infectious disease can monopolize governmental activities, cause fear and hysteria, have a significant impact on the economy throughout the world and on the freedom of movement of people.

We are bold in our attempts to control infectious diseases. We have eradicated one disease (smallpox) and two other diseases are in the final stages of eradication (poliomyelitis and dracunculiasis). These eradication programmes demonstrate how international collaboration and co-operation can significantly benefit the world. However, our goals must be realistic, that is, initiation of an eradication programme must be limited to the few diseases for which this is a valid goal. Control and prevention should be our main emphasis as we plan our ongoing commitment in our approach to infectious diseases.

In this issue of the Revue internationale d'épidémiologie, a number of articles are included that exemplify the continuing problems with infectious diseases. Modelling has become an important ally in our attempts to project future occurrence of infectious diseases and can have a significant impact on our distribution of resources for purposes of control and prevention. Murray et al. studied behavioural changes among intravenous drug users in Australia as to the occurrence of HIV and hepatitis C virus (HCV) and, using a mathematical model, have made projections as to what the future prevalence of these two diseases will be. 2 Law and colleagues modelled HCV incidence in Australia, being concerned about the impact of hepatitis C infection on the development of chronic liver disease and increased mortality. 3 These two papers demonstrate the relationships between an infectious agent and chronic disease and the authors discuss their concern about the burden that these infections will have on future populations.

Pappalardo and colleagues are concerned about the relationship between pregnant women simultaneously infected with HIV and HCV and the impact upon the newborn infant. 4 Accurate evaluation of this risk has been hampered by small numbers in individual observational investigations. They conducted a meta-analysis and included 10 studies in their investigations. In developing larger groupings of cases for analysis they have concluded that infants born to HIV co-infected mothers increases the risk of HCV infection in these infants.

de los Angeles and colleagues conducted an investigation of seroprevalence of HIV in men who have sex with men in Argentina in order to determine the risk factors related to HIV infection. 5 Their analyses indicate that age, employment status, previous sexually transmitted disease history, and an HIV positive partner were all risk factors. The outcome of their investigations should impact upon the direction of HIV control and prevention activities.

Lagarde and colleagues have reported on their investigations of HIV in West Africa, pointing out the differences in the epidemiology of this infection from other parts of Africa. 6 They describe the relationship of mobility to the spread into rural areas, with rural migrants temporarily located in urban areas becoming infected and carrying HIV back to the rural areas. This is not a new finding but emphasizes the importance of instituting prevention measures, including health education, that can play a significant role in curbing this form of transmission.

Todd and colleagues looked at the use of randomized clinical trials to evaluate control and prevention measures for HIV infection. 7 They looked at homogenicity, and the number and size of the communities, and concluded that the power of community-randomized trials can be improved by selecting homogeneous communities or stratifying the communities prior to randomization.

Pezzotti and colleagues were interested in developing a more accurate estimate of the prevalence of HIV infection than could be ascertained from a single data source. 8 They cross-linked prevalence data from four sources and by applying capture– recapture methodology conclude that these methods can improve the accuracy of estimates of the prevalence of HIV infection.

Inigo and colleagues were concerned about improving the knowledge of the timing of transmission of tuberculosis (TB) in populations. 9 By comparing the molecular analysis of Mycobacterium tuberculosis organisms and conventional epidemiological information and using the capture–recapture method of analysis they were able to develop a better estimate of the timing of transmission of TB. This technology improves our ability to define the parameters of the spread of TB, which can have an impact upon implementing control and prevention measures.

Hussain and colleagues investigated the prevalence of TB in prisoners in a province in Pakistan. 10 By use of skin tests and sputum smears they were able to define the extent of infection among the prisoners (prevalence of 48%) and determine the significance risk factors associated with infection. They recommend the following measures in order to control and prevent this problem: routine screening of prisoners on entry, using sputum smear and skin tests for diagnosis of active or latent TB respectively, clinical or prophylactic treatment as appropriate, reduction of overcrowding, education, and public health surveillance of long-term prisoners.

Lago and colleagues studied the detection of polioviruses in wastewater following a poliomyelitis immunization campaign in Cuba. 11 Their concern emanated from recent epidemics of poliovirus caused by the vaccine-derived virus and whether this virus could continue to circulate after ‘eradication’ of the wild virus. As a supplement to acute flaccid paralysis surveillance, the sampling of wastewaters may be an important ancillary method of surveillance. Their investigations reveal that virus detection from wastewater using PCR (polymerase chain reaction) was as sensitive for detection of poliovirus as the standard cell culture and neutralization methods. Poliovirus was identified in fecal specimens from children through the seventh week following vaccination and the same poliovirus was identified in wastewater up to 15 weeks after vaccination. Though this methodology needs to be evaluated for its sensitivity, it adds to our ability to evaluate the eradication of poliovirus from communities.

Cooper and Bird investigated the projected incidence of variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD) associated with dietary exposure to bovine spongiform encephalopathy (BSE) in the UK for two birth cohorts (1942–1969 and post-1969). 12 They concluded that there is a greater risk of developing vCJD in the time period 2001–2005 for the post-1969 birth cohort than for the earlier cohort. However, very few onsets of vCJD are predicted to occur in the post-1969 birth cohort after 2010, whereas almost half of the onsets of vCJD are predicted to occur up to 2010 in the 1940–1969 birth cohort. The use of simulation models is well demonstrated in this paper and does allow for considering projections of the occurrence of this disease.

The events of the last several decades demonstrate that our infectious disease guard cannot be reduced. We are making progress in controlling and preventing infectious diseases but we must not become complacent. The infectious disease papers in this edition of the Journal amply portray the continuing impact that infectious disease has on the world. They also demonstrate how new research can be important in defining new methods of control and prevention.

As we focus on the problems of emerging and re-emerging infectious diseases, we must not underplay other diseases and health conditions that also significantly impact on all of us. With finite limits on our resources for disease control and prevention, we must learn how to better use these resources. Better planning, more attention to training, improved efficiency, and strengthening the collaboration and co-operation between countries will help in our efforts to reduce the burden of disease.