Une puce d'eau non infectée (en haut à droite) et une puce d'eau infectée (en bas à gauche). Les chercheurs de l'IU ont étudié l'effet de la température sur l'infection des puces d'eau, ou Daphnie , par le champignon pathogène Metschnikowia . Crédit :Meghan Duffy, Université du Michigan
De nouvelles recherches de l'Université de l'Indiana suggèrent que les modèles informatiques utilisés pour prédire la propagation des épidémies dues au changement climatique, telles que les brûlures des cultures ou les épidémies, peuvent ne pas prendre en compte un facteur important pour prédire leur gravité.
Une étude récemment publiée dans la revue Écologie a découvert que les agents pathogènes qui se développent à l'intérieur des organismes à des températures plus élevées produisent une progéniture qui provoque des taux d'infection plus élevés que les agents pathogènes qui se développent à l'intérieur des organismes à des températures plus basses. Cela suggère que le climat peut provoquer un « effet d'écho » chez les futurs agents pathogènes, les rendant finalement plus contagieux.
"Il est bien connu que l'environnement peut affecter la progéniture à travers les générations chez les plantes et les animaux, " dit Spencer Hall, professeur au département de biologie du IU Bloomington College of Arts and Sciences, qui est l'auteur principal de l'étude. "Cette étude est l'une des premières à suggérer que des effets intergénérationnels similaires se produisent chez les parasites et les agents pathogènes."
Le travail a été dirigé par Marta Strecker Shocket, un doctorat étudiant dans le laboratoire de Hall au moment de l'étude. Hall est également membre de l'Environment Resilience Institute de l'IU, partie de l'IU préparée pour le grand défi du changement environnemental.
« Si les conditions environnementales passées ont un impact sur la fréquence ou la gravité des infections futures, alors les modèles climatiques actuels ne prennent pas en considération un facteur important lors de la prévision des menaces du changement climatique, " dit Shocket, qui est maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de Stanford. « Cela pourrait inclure des menaces pour les animaux, les plantes et les hommes."
L'analyse des chercheurs s'appuie en partie sur des recherches sur les puces d'eau menées dans trois lacs d'eau douce du sud de l'Indiana où le laboratoire de Hall a collecté des échantillons depuis 2009. Situé sur le site d'une ancienne mine de charbon dans la forêt d'État de Green-Sullivan à Linton, Indiana, les lacs sont connus localement sous le nom de lac Gambill, Lac Clear et lac Scott.
Marta Shocket, un doctorat étudiant à l'IU au moment de l'étude, recueille des échantillons sur un lac de la forêt d'État de Greene-Sullivan, dans le sud de l'Indiana. Crédit :Avec l'aimable autorisation de l'Université de l'Indiana
Puces d'eau, également connu sous le nom de Daphnie, sont de petits crustacés qui contribuent à la santé des lacs en se nourrissant d'algues. Sans ces organismes pour contrôler les algues, un lac peut rapidement se dégrader en une infusion turgescente qui ressemble à de la soupe aux pois.
Les puces d'eau sont sensibles à l'infection par un agent pathogène fongique appelé Metschnikowia, qui se reproduit à l'intérieur des puces d'eau sous forme de spores en forme d'aiguilles qui se multiplient jusqu'à ce qu'elles les tuent et sortent de leur corps pour infecter la génération suivante. Un seul automne peut produire 6 à 10 générations de spores, avec jusqu'à 60 pour cent des puces d'eau infectées au plus fort de l'épidémie.
Pour l'étude, Shocket a mené des expériences en laboratoire qui ont révélé que le champignon causait plus d'infections lorsque des températures plus élevées étaient observées chez les générations précédentes de puces d'eau. Elle a ensuite mené des recherches sur le terrain pour comparer les résultats de laboratoire avec des échantillons de lac frais prélevés à la fin de l'automne.
L'analyse a révélé qu'une augmentation de seulement 6,5 degrés Fahrenheit rendait les spores fongiques deux à cinq fois plus susceptibles d'infecter un nouvel hôte.
Shocket a déclaré que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer ces effets dans d'autres systèmes pathogènes, d'autant plus qu'elles pourraient avoir un impact sur l'agriculture. En effet, l'effet du climat à travers les générations sur les parasites est plus susceptible d'avoir un impact sur les organismes hôtes à sang froid, comme les plantes cultivées ou les insectes qui les mangent.
L'étude présente également des méthodes mathématiques pour prédire l'effet des changements de température sur l'infectiosité des spores à travers les générations. Hall a déclaré que les principes derrière ces modèles pourraient potentiellement améliorer d'autres simulations qui s'appuient sur de nombreux facteurs pour prédire les épidémies.
"La traduction des données d'observation en modèles informatiques est importante dans le domaine de l'écologie car la nature est si désordonnée, " Il a ajouté. " Le raffinement des algorithmes pour prédire les risques liés au climat est une étape cruciale dans notre capacité à nous préparer au changement environnemental. "
