CGL2012-30759 - Efectos de la heterogeneidad individual

Los patógenos transmitidos por vectores juegan un importante papel en la regulación de las poblaciones silvestres y son un modelo de estudio en ecología y evolución. La evolución de dichos sistemas son el resultado de la interacción entre tres actores: los parásitos, sus vectores y los hospedadores vertebrados. Sin embargo, uno de estos actores es a menudo obviado para simplificar los análisis. En particular, son poco conocidos el impacto de las características del hospedador en la tasas de transmisión y cómo estas diferencias afectarían las tasas de contacto entre vectores y patógenos, y la eficacia biológica de los patógenos. Recientemente, diferentes estudios han puesto de manifiesto que incorporando la heterogeneidad (de hospedadores y vectores) en los estudios de transmisión de enfermedades cambian drasticamente las predicciones de dinámica de enfermedades infecciosas. Las especies de mosquitos presentan claras preferencias por picar a distintos taxones de vertebrados y consecuentemente, interaccionar con sus patógenos con distintas frecuencias. En este proyecto, analizaremos cómo diferentes características individuales de los hospedadores afectarían la atracción de vectores, y cómo la heterogeneidad en el atractivo de los hospedadores afectaría a la dinámica de transmisión de patógenos. Como sistema modelo utilizaremos dos patógenos multihospedadores/ multi-vectores bien estudiados por nuestro equipo (virus del West Nile y protozoos del género Plasmodium), ambos transmitidos por mosquitos. Primero, analizaremos experimentalmente, a nivel intraespecífico, cómo la tasa metabólica afecta a la atracción de vectores. Segundo, compararemos la atracción/repelencia de mosquitos hacia las secreciones de la glándula uropigial de especies de aves que viven en diferentes ambientes, y en relación a la composición de las secreciones de la glándula uropigial. Tercero, analizaremos experimentalmente cómo la infección por patógenos por si misma (y el cambio en el metabolismo de hospedador que produce) afecta su atractabilidad del hospedador por los vectores y sus efectos en la supervivencia del hospedador. Cuarto, analizaremos cómo las especies de vectores determinan la eficacia biológica de diferentes lineas genéticas de Plasmodium presentes en el área de estudio. Por último, analizaremos la importancia de la virulencia, la competencia vectorial y el rango de vectores y hospedadores sobre la prevalencia de diferentes lineas genéticas de Plasmodium. En este estudio combinaremos trabajo observacional en el campo con experimentos bajo condiciones controladas para obtener estimas de diferentes parámetros epidemiológicos necesarios para evaluar los efectos de la heterogeneidad de hospedadores y vectores en la dinámicas de los patógenos. Con este propósito, evaluaremos el impacto de los cambios en la atracción de los vectores/tasas de alimentación en la tasa
reproductiva del virus West Nile y el protozoo aviar Plasmodium usando modelos epidemiológicos estándar.


Vector-borne pathogens play an important role in the regulation of wild populations and are model systems for ecological and evolutionary studies. The evolution of these systems are the result of triangular affairs between the parasite, the vector and the vertebrate host. However, in most approaches usually one of the actors is dropped to simplify the analyses. In particular, the impact of individual host characteristics on transmission rates, and how these differences may affect vector-pathogen contact rates and pathogen fitness are poorly understood. Recently, different studies have shown that incorporating (host or vector) heteregeoneity in the studies of disease transmission may dramatically change the predicted dynamics of infectious diseases. Mosquito species show clear preferences to feed on particular vertebrate taxa and consequently interact with their pathogens with different frequencies. In this project, we will analyse how different host individual characteristics may affect vector attraction and how the heterogeneity on host attractiveness may affect the transmission dynamics of pathogens. As model systems, we will use two multi-host/multi-vector pathogens well studied by our team (West Nile virus and protozoans of the genus Plasmodium), both transmitted by mosquitoes. First, we will experimentally test how metabolic rate affect vector attraction at intraspecific level. Second, we will compare mosquito attraction/repelence towards uropygial gland secretions from bird species living in different environments, and in relation to uropygial gland secretion composition. Third, we will experimentally test how pathogen infection itself (and the resulting changes in the host metabolic rate) affects host attractiveness to vectors and host survival. Fourth, we will analyse how vector species determine the fitness of different Plasmodium lineages present in the study
area. Finally, we will test the importance of virulence, vector competence and both host and vector ranges in explaining the prevalence of different Plasmodium lineages. Through this study we will combine observational work in the field with experiments under controlled conditions to finally, provide estimates of different epidemiological parameters necessary to evaluate the effects of host and vector heterogeneity on pathogen dynamics. To this end, we will evaluate the impacts of the changes in vector attraction/biting rates on the reproductive rate (R0) of West Nile virus and avian Plasmodium protozoa using standard epidemiological models.