Modelling Coxiella burnetii spread within a dairy cattle herd
Modélisation de la propagation de Coxiella burnetii en troupeau bovin laitier
Résumé
Q fever is a worldwide zoonosis caused by Coxiella burnetii which induces reproductive disorders in livestock. Ruminants are also recognized as the most important source of human infection. Therefore, the control of this infection in cattle is crucial to limit both the infection in livestock and the zoonotic risk. The objective of this thesis was to better understand the natural course of the infection within dairy cattle herds in order to propose effective control measures. A stochastic individual-based model in discrete time was conceptualised to represent the C. burnetii spread within a dairy herd. Its main epidemiological parameters were assessed from field data using a Bayesian approach. As a great heterogeneity between shedder cows, known to impact infection dynamics, has been described, the shedding routes and levels were explicitly represented in a variant of the first model. The most influential parameters of the infection dynamics, identified through a sensitivity analysis, were the levels of shedding, the characteristics of the bacterium in the environment and some physiological features of cows. Lastly, the long-term effectiveness of three different vaccination strategies in reducing the shedders prevalence, the number of abortions, the environmental bacterial load, and in leading to infection extinction was tested by simulation. A 10-year vaccination programme for both cows and heifers was found to be the most effective one. Besides providing a better understanding of C. burnetii infection dynamics, this work can help prioritizing needs of research and designing effective control programmes for Q fever in cattle.
La fièvre Q est une zoonose mondialement répandue due à Coxiella burnetii. Elle peut engendrer des troubles de la reproduction chez les ruminants. De plus, ces derniers constituent la principale source d'infection pour l'Homme. Il est donc nécessaire de lutter contre la propagation de C. burnetii en troupeaux bovins pour améliorer les performances de ces élevages et limiter le risque zoonotique. L'objectif de cette thèse a été de mieux comprendre la propagation de l'infection au sein d'un troupeau bovin laitier, afin de mieux la contrôler. Un modèle épidémiologique stochastique, individu-centré et en temps discret représentant la propagation intra-troupeau de C. burnetii a été développé. Ses paramètres ont été estimés à partir de données de terrain en utilisant une approche Bayésienne. Une forte hétérogénéité entre vaches excrétrices ayant été rapportée, les voies et niveaux d'excrétion ont été explicitement représentés dans une variante du premier modèle. Les paramètres influençant le plus la dynamique d'infection, identifiés par une analyse de sensibilité, étaient les niveaux d'excrétion, les caractéristiques de la bactérie dans l'environnement et certains traits physiologiques des animaux. Enfin, trois stratégies de vaccination ont été représentées dans le modèle et leurs efficacités à long terme ont été comparées par simulation. La vaccination des vaches et génisses pendant 10 ans s'est avérée la stratégie la plus efficace. En conclusion, outre une meilleure compréhension de la dynamique d'infection, ce travail fournit une aide à la priorisation des besoins de recherche et à la définition des mesures efficaces pour contrôler la fièvre Q en troupeaux bovins laitiers.
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