I- - master EBE

Aurélie Courcoul Lochet
7, rue Allviger et Lanot
78280 Guyancourt
Tel : 06 68 67 52 13
[email protected]
Formation antérieure : Ecole Vétérinaire de Nantes
Master EBE, parcours « Ecologie Théorique et modélisation »
1er semestre
 UE obligatoires : DYAV (6 crédits), STAV (6 crédits), EVAD (3 crédits),
 UE d’ouverture : VIAB (6 crédits), CONX (3 crédits), ECOR (3 crédits), PACE
(3 crédits).
2ème semestre
Sujet de stage : dynamique de propagation du virus de la Diarrhée Virale Bovine
entre troupeaux bovins : conceptualisation d’un modèle épidémiologique.
Laboratoire : UMR ENVN-INRA « Gestion de la Santé Animale »
Equipe : Modélisation épidémiologique.
Dynamique de propagation du virus de la Diarrhée Virale Bovine entre troupeaux
bovins : conceptualisation d’un modèle épidémiologique
Cadre général
L’infection par le virus de la Diarrhée Virale Bovine a un impact économique élevé
en élevage bovin. Une demande émerge donc pour la mise en place de stratégies
collectives de maîtrise de cette maladie. Une approche par modélisation –
représentant la dynamique de propagation du virus de la BVD au sein et entre
troupeaux- permet l’évaluation a priori et la comparaison de plusieurs scénarios de
maîtrise.
Nous allons dans un 1er temps rappeler quelques caractéristiques de la maladie
puis nous présenterons le modèle de diffusion du virus de la BVD au sein d’un
troupeau laitier développé au sein de l’unité ENVN - INRA « Gestion de la Santé
animale ».
I-
La Diarrhée Virale Bovine (BVD)
Pathologie infectieuse due à un pestivirus, il s’agit d’une maladie très importante
aussi bien du point de vue médical qu’économique.
1- Aspect économique :
 Répartition géographique très large,
 Fréquence des troupeaux infectés élevée (la séropositivité des élevages est
estimée à 70 voire 80%),
 Coût annuel très important (estimé à 87 millions d’euros pour l’année 1999 en
France)
2- Aspect clinique :
Elle touche principalement les jeunes animaux (6 à 24 mois). L’infection peut
entraîner des symptômes variés et surtout une immunodépression favorisant
l’apparition de pathologies respiratoires ou digestives.
De plus, la BVD est fondamentalement une maladie de la reproduction. On observe
des avortements, de la mortinatalité ou encore des malformations congénitales
multiples.
3- Pathogénie
On distingue 2 modes de contamination : l’infection horizontale et l’infection
verticale.
a- Infection horizontale
La contamination se fait par voie oro-nasale (le plus souvent), conjonctivale ou
génitale. Si l’animal possède des anticorps, il y a résistance à l’infection. Sinon, il y a
apparition d’une forme inapparente ou symptomatique. Il y a virémie transitoire (<15
jours), localisation secondaire (exemple du placenta ou du fœtus) et excrétion
transitoire. La synthèse d’anticorps entraîne la guérison.
b- Infection verticale
Les troubles sont différents en fonction du moment de l’infection.
Moment de l’infection
Lors de la saillie ou de l’insémination
J40 - J150
J80 – J150
J40 – J125
Conséquences
Troubles de l’ovulation, du corps jaune…
=> Retour en chaleur
Avortement
Anomalies congénitales
Création d’un Infecté Permanent Immunotolérant
(IPI)
Un IPI est un excréteur important de virus. Il est virologiquement positif et
séronégatif (il peut être transitoirement séropositif s’il boit du colostrum contenant
des anticorps).
Lors d’une surinfection par une souche du BVDV, un IPI peut déclarer une maladie
des muqueuses. Il s’agit d’une maladie forcément mortelle se déclarant le plus
souvent entre 6 mois et 3 ans. Si un IPI se reproduit, il engendre des descendants
IPI.
4- Epidémiologie
a- Sources de virus
Parmi les bovins, les animaux excréteurs sont :
 Les Infectés Permanents (les IPI) : leur importance est majeure puisqu’ils sont
excréteurs permanents. Le problème est que ces animaux peuvent ne pas
être malades, l’achat est donc possible sans détection du virus.
 Les génisses de Troie : ce sont des génisses non IPI mais pleines d’un fœtus
IPI.
 Les infectés transitoires : leur excrétion, plus faible que celles des IPI, dure en
moyenne 10 jours.
b- Autres sources de contamination





Le milieu extérieur et l’air,
Le matériel contaminé,
Le sperme des taureaux (le virus résistant à la congélation), les liquides
utérins, le sang d’un infecté, les fèces,
Les produits biologiques (vaccins par exemple),
L’Homme qui peut être un vecteur passif (vêtements, bottes…).
c- Modes de transmission
Ils sont au nombre de 2 : la transmission horizontale directe et la transmission
verticale.
II-
Un modèle de dynamique intra troupeau laitier : BVDSim
Il s’agit d’un modèle stochastique individu centré. Il permet donc de simuler la
dynamique du troupeau et la diffusion du virus en fonction des caractéristiques de
chaque animal. Ce modèle prend en compte 2 phénomènes :
 La dynamique de troupeau (processus semi Markovien). La structure
du troupeau et sa gestion sont modélisées. On considère 4 sousgroupes : les veaux (C), les génisses avant leur mise à la reproduction
(H1), les génisses prêtes à mettre bas (H2) et les vaches laitières (D).
La date de passage d’un groupe à l’autre dépend du temps passé dans
le groupe d’origine. Pour chaque animal, les mouvements entre
groupes, les inséminations artificielles, les gestations, les mise bas et
les décisions de réforme ou de vente sont considérées. Aucune
introduction d’animaux n’est prise en compte.
 La diffusion du virus (processus markovien). 5 statuts sont définis :
sensibles (S), infectés transitoires (TI), guéris immunorésistants (R),
protégés par les anticorps maternels (M) et infectés permanents
immunotolérants (IP). On considère que la diffusion au sein d’un
groupe peut être provoquée par un infecté permanent ou un infecté
transitoire alors que la diffusion entre groupes est supposée
uniquement due aux infectés permanents. Par ailleurs, les taux de
transmission au sein de chaque groupe sont supposés fréquencedépendants et plus importants que les taux de transmission entre
groupes.
Le modèle tient également compte de la réduction de la durée de vie des infectés
permanents, du plus grand nombre d’échecs à l’insémination ainsi que des morts
embryonnaires et des avortements lors d’infection.
Chaque simulation fournit un grand nombre de données dont le nombre d’animaux
dans chaque groupe et pour chaque statut. La probabilité de persistance du virus
peut donc être calculée. Une analyse de sensibilité et une validation qualitative du
modèle ont été réalisées.
Ainsi, l’unité dispose d’un modèle satisfaisant de diffusion du virus de la BVD au
sein d’un troupeau laitier. Les interactions entre les différents troupeaux doivent
maintenant être pris en compte.
Le stage s’inscrit dans cet objectif : il s’agit de conceptualiser un modèle de
dynamique de propagation du virus à l’échelle régionale dans une métapopulation
structurée en troupeaux bovins avec des contacts entre troupeaux et des flux
d’échanges d’animaux.
Déroulement du stage
I-
Etapes du stage
La 1ère partie du stage reposera d'une part sur l’acquisition de notions clés
nécessaires à la conceptualisation du modèle et d’autre part, d'une initiation à
SCILAB, le langage utilisé pour la programmation du modèle BVD intra troupeau.
L’acquisition de ces connaissances préalables se fera au moyen de la bibliographie
(personnelle, participation aux lectures de l'unité et présentations en séminaires au
sein du laboratoire) et de discussions avec les membres de l'équipe
« modélisation ». Elle portera sur 2 points principaux :
 La détermination des routes de transmission des agents pathogènes
dans une métapopulation :


approche globale, sans prendre un agent pathogène en particulier.
approche particulière au virus de la BVD (transmission essentiellement par
contact direct) : accent mis sur les relations de voisinage et les mouvements.

utilisation de l'étude sur les mouvements de bovins entre troupeaux pour
caractériser et quantifier les flux entre troupeaux : cas particulier du
fonctionnement d'une population de troupeaux bovins dans une région à
dominance laitière.
 L’approfondissement des modèles épidémiologiques :

les modèles déterministes et le comportement à l'équilibre, avantages et
limites pour les questions d'épidémiologie appliquée telle que la propagation
de la BVD dans une région,
 les modèles stochastiques,
 les processus : démographie, mouvements d'animaux, infection...
 la fonction de transmission de l'infection dans la population : transmission
verticale, transmission horizontale dans un groupe, transmission horizontale
entre groupes,
 la structure de la population (plusieurs groupes) : application à la structure
d'un troupeau et à celle d'une région d'élevage ; discussion sur les aspects
généraux de structure de population et les implications pour la modélisation
épidémiologique ; comment intégrer la structure de contact dans les
modèles épidémiologiques,
 les modèles épidémiologiques déjà développés considérant plusieurs
populations en interaction : quelles approches de modélisation, comment
tenir compte d'une prévalence intra population variable dans le temps, c’està-dire d'un risque pour les populations voisines ou en contact également
variable…
Ceci devrait aboutir à la conceptualisation d'un premier modèle épidémiologique de
propagation du BVDV entre troupeaux.
Dans une 2nde partie, si le planning le permet, l’idée serait de programmer le
modèle et de tester un ou deux scénarios types. Une piste intéressante serait de
s’intéresser à la propagation du virus avec ou sans effet du voisinage (selon la
densité en troupeaux de l’aire géographique ou la conduite d’élevage avec ou sans
pâturage...).
II-
Encadrants
La responsable de ce stage est Pauline Ezanno. Elle fait partie de l’équipe
« modélisation épidémiologique » dirigée par Christine Fourichon.
Voici quelques-unes de leurs publications :
Ezanno P., Fourichon C., Beaudeau F., Seegers H. Resoumis à Animal Research
(17/11/2005) après corrections mineures. Between-herd movements of cattle in
Bretagne and risk of introducing infected animals.
Ezanno P. 2005. Dynamics of a tropical cattle herd in a variable environment: a
modelling approach in order to identify the target period and animals on which
concentrating management efforts to improve productivity. Ecological Modelling,
188(2-4), 470-482.
Ezanno P., van Schaik G., Weber M.F., Heesterbeek J.A.P. 2005. A modelling
study on the sustainability of a certification-and-monitoring program for
paratuberculosis in cattle. Veterinary Research, 36, 811–826.
Viet A.F., Fourichon C., Seegers H., 2005. Assessment of strategies to control
BVDV spread in a dairy herd using computer simulation. Preventive Veterinary
Medicine, 75, 99-102.
Ezanno P., Fourichon C., Beaudeau F., Seegers H., 2004. Biosécurité des
troupeaux bovins laitiers : Mouvements d’animaux entre cheptels bretons.
Epidémiologie et Santé Animale, 45, 45-53.
Perspectives
Ce stage est susceptible de se poursuivre par une thèse sous réserve de
financement. La thématique générale serait la propagation inter-troupeau d’un agent
pathogène en tenant compte de la variation de la prévalence intra-troupeau. La
modélisation serait un outil essentiel dans ce travail.
La directrice de stage serait Christine Fourichon (qui doit passer l’HDR bientôt) et
l’encadrante directe Pauline Ezzano. Un co-encadrement par MIA-Jouy est
envisageable. En ce qui concerne le financement, une bourse région Pays Loire /
INRA ou une bourse ministérielle (si le sujet est accepté) pourraient être demandées.
Tout ceci reste bien sûr à définir plus précisément le cas échéant.