Les organismes infectés par des parasites peuvent réagir différemment aux changements de température que leurs homologues non infectés, selon de nouvelles recherches de l'Université de Géorgie. L'étude d'un système hôte-parasite dans les eaux côtières du sud-est des États-Unis a révélé qu'une élévation de seulement 2 degrés Celsius pourrait suffire à faire disparaître le parasite localement, car les hôtes infectés ne sont pas capables de survivre à une température plus élevée.

"La plupart des organismes sont infectés par un parasite, et de nombreuses populations auront une grande proportion d'infectés - dans ce système, jusqu'à 30 à 40 pour cent, " a déclaré l'auteur principal Alyssa Gehman. " Quand une proportion aussi importante de la population a une réponse différente à la température, elle affecte la réponse de l'ensemble de la population. Donc, si nous voulons être en mesure de prédire comment les organismes vont réagir aux changements environnementaux, nous devons être en mesure de prédire comment les organismes infectés réagiront. »

L'étude, "L'écologie thermique des hôtes et des parasites détermine conjointement l'effet du réchauffement climatique sur la dynamique épidémique, " apparaît dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

La recherche est axée sur une population de crabes de boue à dos plat vivant sur des récifs d'huîtres près de Savannah, Géorgie, et un parasite invasif qui les infecte. Les crabes de boue sont une espèce commune du Massachusetts au Texas. Le parasite, un type de balane originaire du golfe du Mexique, se trouve maintenant le long de la côte atlantique de la Floride au détroit de Long Island. Il castre son hôte et développe un organe reproducteur externe qui produit une progéniture parasitaire. Ceux-ci sont libérés dans l'eau sous forme de larves nageant librement qui recherchent de nouveaux crabes non infectés pour servir d'hôtes.

Gehman, à l'époque, boursier du Wormsloe Institute for Environmental History et doctorant à l'Odum School of Ecology, travaillait avec ce système hôte-parasite sur une question de recherche différente lorsqu'elle a remarqué que les crabes infectés mouraient en grand nombre à la fin de l'été.

Intrigué par le taux élevé de mortalité estivale, Gehman a travaillé avec le professeur de l'école Odum Jeb Byers pour concevoir une série d'expériences en laboratoire pour établir les plages de température pour les parasites et pour les crabes à différents stades du cycle de la maladie :non infecté, exposé (colonisé par le parasite mais ne produisant pas encore de descendance du parasite) et infecté (producteur actif de descendance du parasite). Elle a également recherché les températures optimales pour la survie des crabes et le succès de reproduction des parasites.

Travaillant à partir du Skidaway Institute of Oceanography de l'UGA à Savannah, Gehman a pu mener ses expériences à côté de l'habitat naturel des organismes étudiés. Elle a collecté des crabes aux trois stades de la maladie dans les récifs d'huîtres locaux et, sur une période de huit mois, les a soumis à différents traitements thermiques couvrant la plage annuelle de températures de la région. Pour les crabes, elle a mesuré les taux de survie par statut d'infection, et pour les parasites, le taux de reproduction.

Elle a constaté qu'il y avait de grandes différences dans les taux de survie des non-infectés, crabes exposés et infectés et dans la reproduction des parasites en fonction de la température.

"Ces différences montrent que les parasites affectent la façon dont les hôtes réagissent à la température, " Gehman a déclaré. "Comme les températures augmentent, l'infection parasitaire réduit le taux de survie des hôtes."

Pour déterminer ce qui est susceptible d'arriver à ces organismes à mesure que le climat se réchauffe, Gehman a travaillé avec le co-auteur Richard Hall de la Odum School et du College of Veterinary Medicine pour développer un modèle qui représente le système hôte-parasite, prenant en compte les différentes étapes du cycle de la maladie à partir des informations glanées lors des expérimentations.

"Les expériences de température d'Alyssa ont fourni une opportunité unique de développer des modèles qui prédisent la dynamique de l'infection sous le réchauffement futur, " a déclaré Hall. " Bien que l'on s'intéresse de plus en plus à la compréhension des effets de la température sur les organismes porteurs de maladies tels que les moustiques, ce fut l'une des premières études à quantifier comment la température et l'infection parasitaire interagissent pour influencer la survie de l'hôte et la production de parasites. Nous pouvons ensuite utiliser ces modèles pour explorer comment la variation annuelle de la température, et le réchauffement futur, influencera la transmission des parasites sur la côte géorgienne et au-delà."

Ils ont exécuté le modèle en utilisant des données de température moyenne hebdomadaire calculées à partir du site de recherche écologique à long terme de l'écosystème côtier de Géorgie, qui a enregistré les températures de l'eau dans la région pendant 12 ans. La partie de la population de crabes infectée présentait un cycle saisonnier prononcé, avec des taux d'infection les plus élevés pendant les mois les plus froids de l'hiver et au début du printemps, tombant à la fin du printemps et en été à mesure que la température de l'eau augmente et que les hôtes - et par conséquent leurs parasites - meurent en plus grand nombre. Le modèle a ainsi capturé le même schéma cyclique observé chez le parasite dans les données de terrain.

« Les mesures complexes des réponses d'organismes réels à la température associées à un modèle mathématique sont une entreprise à forte intensité de main-d'œuvre, et celui qui est rarement pratiqué à ce niveau de détail pour les grands organismes, " dit Byers, l'auteur principal de l'article. "Mais le résultat en valait la peine, car il permet un aperçu remarquable d'un système réel et met en lumière l'importance de comparer les températures et les plages de températures optimales de l'hôte et du parasite pour affiner la prévision des maladies. »

Pour prévoir comment les crabes de boue et leurs parasites sont susceptibles de réagir dans des scénarios de réchauffement plausibles, l'équipe a réexécuté le modèle avec des augmentations de température moyennes hebdomadaires de 1 et 2 degrés C. Ils ont constaté qu'avec une augmentation de 1 degré C, les taux d'infection chuteront; avec une élévation de 2 degrés C, la population locale de parasites devrait disparaître complètement.

Gehman a ensuite examiné les impacts de la hausse des températures dans la partie nord de l'aire de répartition du parasite, en utilisant les informations fournies par le système National Estuarine Research Reserve, qui collecte des données de température sur des sites le long de la côte atlantique depuis de nombreuses années.

Ils ont découvert que le réchauffement n'est pas susceptible d'amener le parasite à se déplacer plus au nord. Cependant, pour les latitudes comprises entre 34 et 40, à peu près juste au sud de Wilmington, Caroline du Nord, juste au nord de Toms River, New Jersey—ils ont découvert qu'à mesure que les températures augmentaient, il y aurait plus de semaines au cours de l'année avec des conditions favorables à la transmission. Ainsi, alors que l'aire de répartition du parasite n'est pas susceptible de s'étendre et peut même être réduite s'il s'éteint dans le sud, il pourrait y avoir plus de transmission dans ses emplacements nordiques actuels.

Gehman a averti que cette prédiction suppose que ni le parasite ni l'hôte ne s'adapteront à la hausse des températures.

« De nombreuses maladies transmises par les moustiques devraient augmenter dans les régions tempérées en raison du changement climatique, mais cette recherche montre qu'un monde plus chaud n'est pas toujours un monde plus malade, " a déclaré Byers. " Il est important d'examiner les spécificités des réponses thermiques de l'hôte et du parasite. "