Une plongée en profondeur génomique montre que les mouches d'alimentation en fumier peuvent être des super-répartiteurs silencieuses, transférant et amplifiant les agents pathogènes résistants des déchets d'élevage dans l'environnement agricole.
Étude: Preuve génomique des mouches en tant que porteurs d'agents pathogènes zoonotiques dans les fermes laitières. Crédit d'image: Ibrahim Kavus / Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Biofilms et microbiomes NPJles chercheurs ont étudié si les mouches musculaires coprophages (en particulier Neomyia Cornicina) Acquérir et répandre les agents pathogènes zoonotiques et les gènes de résistance aux antimicrobiens (ARGS) à partir de fumier de vache dans les fermes laitières.
Sommaire
Arrière-plan
Plus de 60% des maladies infectieuses émergentes (Eid) proviennent des animaux, et de même, les fermes laitières peuvent servir de motif de reproduction pour les bactéries zoonotiques, telles que Escherichia coli (E. coli), Salmonella entericaet Coxiella burnetiiqui porte souvent des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) qui augmentent les risques pour la santé. Ces mouches se nourrissent et se reproduisent dans le fumier de vache, potentiellement ingérer et répandre ces agents pathogènes.
Bien que les études basées sur la culture aient montré la présence d'agents pathogènes chez les mouches, ils n'ont pas pu tracer des similitudes génomiques dans différents environnements. Le séquençage métagénomique du fusil de chasse permet aux chercheurs d'analyser directement les gènes partagés entre les mouches et le fumier. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces voies de transmission à travers les milieux agricoles.
À propos de l'étude
Les chercheurs ont collecté 29 mouches musculaires adultes (identifiées moléculaires comme principalement Neomyia Cornicina) d'une ferme laitière de Saint-Genès-Champanelle, France. Les mouches ont été capturées tout en se nourrissant ou en planant au-dessus du fumier fraîchement déposé. Les tracts gastro-intestinaux disséqués (Gits) de chaque mouche ont subi une extraction et un séquençage de l'acide désoxyribonucléique (ADN).
Des données parallèles ont été obtenues à partir de 48 échantillons précédemment prélevés de fumier de vache. Les lectures métagénomiques ont été traitées, filtrées et assemblées en contigs à l'aide de l'automnea, avec exhaustivité et contamination évaluées à l'aide de CheckM. Des génomes assemblés (MAG) de haute qualité ont été créés et classés taxonomiquement.
Pour déterminer les espèces de mouches, les séquences de gènes mitochondriales de la sous-unité de cytochrome oxydase I (COI) ont été analysées, confirmant Neomyia Cornicina comme l'espèce primaire. Les chercheurs ont comparé les MAG des échantillons de mouche et de fumier en utilisant une transformation logarithmique centrée sur l'abondance et le chevauchement. Les caractéristiques génomiques fonctionnelles, y compris les args et les facteurs de virulence (VFS), ont été cartographiées à l'aide des bases de données ResFinder et VFDB, respectivement.
Seules les caractéristiques présentes dans ≥50% des échantillons avec des lectures couvrant ≥90% de la longueur du gène ont été conservées. La présence de gènes COI mitochondriaux bovines dans les gits de mouche a également été utilisé pour tracer l'alimentation dans des pools de fumier spécifiques (révélant trois grappes génétiques distinctes). Les registres d'utilisation des antimicrobiens de la ferme n'ont révélé aucune corrélation statistique avec les modèles ARG observés (analyse de coinertia, p > 0,05). Toutes les données de séquençage ont été analysées à l'aide de pipelines R et Python.
Résultats de l'étude
Le séquençage métagénomique des 29 gits à mouche a généré plus de 3,5 milliards de lectures. À partir de ceux-ci, 506 magazines ont été assemblés, dont 42 répondaient aux normes de haute qualité et ont duré 15 genres bactériens, dont Frischella (qui a codé la vitamine B6 / les voies de biosynthèse de l'acide lipoïque, suggérant un mutualisme potentiel), Fibrobacteret Prevotella.
Une analyse phylogénétique comparative a révélé des relations génétiques étroites entre les magazines des mouches et le fumier de vache, en particulier pour Fibrobacter et d'autres bactéries associées à l'intestin.
Les profils taxonomiques et fonctionnels ont montré un chevauchement significatif entre les mouches et le fumier. Des 50 magazines les plus abondants, 34 ont été trouvés dans les mouches et le fumier, suggérant un flux microbien partagé. Cependant, des différences distinctes ont également émergé: les gits de mouches ont montré un enrichissement plus élevé de taxons associés aux insectes, tels que Frischella et Entomomonastandis que les échantillons de fumier avaient une proportion plus élevée d'anaérobies obligatoires, notamment Bifidobacterium. Les mouches semblaient conserver sélectivement les microbes capables de survivre aux environnements mobiles riches en oxygène.
L'annotation fonctionnelle a identifié des voies uniques dans les bactéries enrichies par la mouche, en particulier dans la vitamine B6 (phosphate pyridoxal) et la biosynthèse de l'acide lipoïque, indiquant des avantages mutualistes potentiels pour l'hôte. Surtout, de nombreux magazines partageaient entre les mouches et le fumier codées de voies complètes pour le métabolisme des acides aminés et des glucides, suggérant une adaptabilité écologique.
L'analyse des VF a révélé 1 934 gènes partagés entre les microbiomes de mouche et de fumier. Après filtrage, 43 étaient présents dans au moins la moitié des deux groupes, y compris les gènes clés de l'adhésion et de la sécrétion. E. coli VFS liés à la sécrétion (ESPL4, ESPX5) et Coxiella burnetii gènes (coxfic1) étaient significativement plus abondants dans les échantillons de mouches. Les gènes de toxine Shiga, connus pour avoir provoqué une maladie humaine grave, ont également été détectés.
L'analyse ARG a montré 86 ARGS dans tous les échantillons, avec 18 présents dans les mouches et le fumier après le filtrage. Notamment, les mouches transportaient des niveaux plus élevés de gènes de résistance au bêta-lactame comme BlaOXA, ainsi que les gènes de résistance aminoglycoside et tétracycline. Les dossiers antibiotiques agricoles ont confirmé l'utilisation de ces médicaments, bien qu'aucune corrélation statistique n'existait entre les modèles d'utilisation et la prévalence des ARG.
Des séquences de gènes Bovine COI ont été trouvées dans 23 Gits à mouche, regroupées en trois grappes distinctes liées à des sources de fumier spécifiques. La correspondance de ces séquences avec des échantillons de fumier a permis aux chercheurs de tracer le chevauchement des agents pathogènes. Huit génomes pathogènes, y compris ceux de E. coli O111 et O157, Shigellaet C. Burnetiiont été identifiés dans les échantillons de mouches et de fumier.
Dans plusieurs cas, l'abondance des agents pathogènes était plus élevée dans le GIT de la mouche, suggérant une prolifération bactérienne post-ingérence. La présence de ces agents pathogènes chez les mouches présente un risque important de transmission de la maladie pour l'homme, en particulier les travailleurs agricoles.
Conclusions
Pour résumer, cette étude fournit des preuves génomiques que Néomyie Les mouches agissent comme des vecteurs pour les agents pathogènes zoonotiques et les args dans les fermes laitières. Grâce au séquençage métagénomique, les chercheurs ont tracé le flux microbien du fumier de vache au Git de la mouche, identifiant les VF partagés, les args et les génomes complets des agents pathogènes. Les résultats suggèrent que les mouches peuvent non seulement transporter des agents pathogènes, mais également faciliter leur prolifération.
Ces résultats soulignent la nécessité d'une gestion intégrée des ravageurs et de l'hygiène en milieu agricole pour minimiser les risques pour la santé publique, bien que des études multi-agressions et longitudinales soient nécessaires pour la validation.
