À mesure que les températures mondiales augmentent, de nouvelles recherches révèlent que les espèces d'Aspergillus sont en mouvement, remodelant le paysage des maladies infectieuses et menaçant l'approvisionnement alimentaire du monde de manière inattendue.
Recherche: Changements géographiques axés sur le changement climatique dans l'habitat des espèces d'Aspergillus et les implications pour la santé végétale et humaine. Crédit d'image: CI Photos / Shutterstock
* Avis important: Carré Publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par les pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
Dans une récente étude préimprimée * publiée sur le Carré Server, une équipe de chercheurs a modélisé la distribution mondiale actuelle et future de Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, et Aspergillus Niger Dans différents scénarios climatiques et évaluer leurs implications pour les maladies humaines et l'exposition aux cultures.
Sommaire
Arrière-plan
Spores fongiques de Aspergillus Les espèces sont présentes partout – dans le sol, l'air et même nos maisons. Chaque jour, les gens inhalent des centaines de ces spores microscopiques. Alors que la plupart sont inoffensifs pour les individus en bonne santé, ils peuvent provoquer des infections potentiellement mortelles chez les personnes ayant affaibli les systèmes immunitaires et des pertes agricoles substantielles dues à la contamination des cultures. Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, et Aspergillus Niger sont parmi les coupables les plus courants derrière ces impacts de santé et économiques. La hausse des températures mondiales peut modifier leur gamme d'habitat appropriée, ce qui augmente potentiellement les risques d'exposition dans les nouvelles régions. Cette étude vise à fournir une image plus claire de la façon dont le changement climatique pourrait transformer leur distribution et amplifier leurs menaces.
À propos de l'étude
Les chercheurs ont collecté des données sur l'occurrence fongique mondiale de la base de données GlobalFungi (version 5.0), en se concentrant sur trois espèces: Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, et Aspergillus Niger. Seuls les échantillons de sol avec plus de dix lectures de séquençage par espèce ont été conservés pour garantir la précision. Les données environnementales ont été extraites de WorldClim et comprenaient sept variables bioclimatiques clés: température moyenne annuelle, plage diurne moyenne, gamme annuelle de température, précipitation annuelle, précipitation du mois le plus sec, saisonnalité des précipitations et précipitation du trimestre le plus froid. Les projections futures étaient basées sur le sixième projet d'intercomparaison du modèle couplé, en utilisant spécifiquement le modèle d'environnement global de Hadley Center (Hadgem3-GC31-LL 2081–2100).
La modélisation de la distribution des espèces a été réalisée en utilisant l'algorithme d'entropie maximale (maxent), avec des données divisées en entraînement et en ensembles de tests (75% / 25%). La précision du modèle a été évaluée à l'aide de courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur et de surface sous les valeurs de courbe. Des seuils pour des habitats appropriés ont été établis en utilisant la méthode de spécificité de sensibilité au test maximale plus. Les données sur la population humaine d'une base de données de résolution de 1 km et des zones de culture des cultures mondiales (CROPGRID) ont été superposées pour évaluer l'exposition humaine et agricole. Une revue de la littérature a également été réalisée pour corréler la prévalence clinique avec l'aptitude environnementale. Les auteurs reconnaissent que l'approche de modélisation maxente a des limites, telles que sa dépendance à l'égard des données de présence uniquement, le potentiel de biais d'échantillonnage et le fait qu'il ne tient pas compte de facteurs tels que l'adaptation génétique des champignons ou la variabilité microenvironnementale; Par conséquent, les résultats indiquent l'aptitude de l'habitat relatif.
Résultats de l'étude
Le modèle maxent a réussi à prédire la distribution mondiale actuelle et future de Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, et Aspergillus Niger. Les cartes d'adéquation actuelles ont montré Aspergillus fumigatus favoriser les régions tempérées de l'hémisphère nord, tandis que Aspergillus flavus et Aspergillus Niger étaient plus répandus dans les climats tropicaux plus chauds. La validation avec 29 études de sol a démontré une forte corrélation entre la pertinence environnementale prévue et la présence fongique réelle.
Les scénarios climatiques futurs ont révélé des changements vers le nord dans des habitats appropriés pour les trois espèces. Dans le scénario de réchauffement sévère (SSP585), l'habitat d'Aspergillus flavus diminuera à travers l'Afrique, l'Amérique du Sud et l'Océanie, mais se développent en Russie, en Chine et en Amérique du Nord. Aspergillus fumigatus L'habitat approprié se retirera de l'hémisphère sud et des zones tropicales, se concentrant dans des zones nord plus fraîches comme la Scandinavie et l'Alaska. Aspergillus Niger conservera sa large gamme mais montrera des pertes intérieures d'habitat approprié en Afrique.
Les implications pour les infections des cultures étaient également frappantes. En utilisant des données de distribution maxente et des cultures, les chercheurs ont montré que les habitats appropriés Aspergillus flavus et Aspergillus Niger Tradera les meilleures cultures mondiales, y compris le maïs, le riz et le blé. Pour le maïs, l'habitat chevauche Aspergillus flavus devrait passer de 19,1 millions de km² aujourd'hui à seulement 6,8 millions km² d'ici 2090. Pour le riz, la zone appropriée passera de 8,8 millions km² à 2,0 millions km². Aspergillus Niger verra également des réductions, mais moins sévères que Aspergillus flavus.
En termes cliniques, la prévalence de Aspergillus Les espèces des infections humaines étaient fortement corrélées avec la distribution environnementale. Les pays ayant une présence environnementale dominante d'une espèce ont également signalé une incidence clinique plus élevée dans l'aspergillose invasive. Les modèles d'exposition à la population ont révélé que 1,98 milliard de personnes vivent actuellement dans des zones adaptées Aspergillus fumigatus905 millions pour Aspergillus Nigeret 846 millions pour Aspergillus flavus. Ces chiffres devraient diminuer dans l'ensemble sous le changement climatique, avec des réductions significatives de l'Asie, de l'Afrique et de l'Amérique du Sud – mais une augmentation potentielle de l'exposition à la population dans certaines régions, comme pour A. Niger dans certaines parties de l'Europe et pour A. flavus en Australie, selon les projections de l'étude.
Le Dr Norman Van Rhijn, auteur principal de l'étude de l'Université de Manchester, a commenté les implications plus larges, déclarant: «Nous avons déjà vu l'émergence du champignon Candida auris En raison de l'augmentation des températures, mais, jusqu'à présent, nous avions peu d'informations sur la façon dont les autres champignons pourraient réagir à ce changement dans l'environnement. Les agents pathogènes fongiques auront probablement un impact sur la plupart des régions du monde à l'avenir. » Il a en outre élaboré que, bien que de telles figures spécifiques ne soient pas détaillées en tant que sorties directes dans cette préparation, les interprétations du modèle dans un scénario de recours continu aux combustibles fossiles (SSP585) pourraient suggérer que le changement d'habitat approprié pour l'évolution de l'habitat approprié pour Aspergillus flavus pourrait se traduire efficacement par une augmentation de l'exposition pour un million de personnes supplémentaires supplémentaires en Europe, et pour Aspergillus fumigatuscela pourrait signifier que 9 millions de personnes supplémentaires potentiellement exposées dans la région.
Modèle Maxent précis a décrit les distributions globales d'Aspergillus. Une adaptation à l'habitat pour trois espèces d'Aspergillus du modèle maxent. Le moins adapté est 0 et le plus approprié est 1. B Les tracés de corrélation de la fréquence de chaque espèce d'Aspergillus trouvés dans la littérature par rapport à l'aptitude médiane pour ce pays particulier dans le modèle maxent. C BoxPlots montrant des différences environnementales entre A. flavus, A. fumigatus et A. Niger parmi trois variables environnementales utilisées pour SDM. Les espèces marquées de la même lettre ne sont pas significativement différentes à P <0,05 en ce qui concerne chaque variable environnementale.
Conclusions
Pour résumer, cette étude souligne l'impact du changement climatique sur la distribution mondiale de la clé Aspergillus espèces qui menacent à la fois la santé publique et l'agriculture. Le modèle d'entropie maximal a révélé un mouvement vers le nord des habitats appropriés, en particulier dans des scénarios de réchauffement graves, et a lié ces changements à des changements dans la prévalence fongique clinique et environnementale. Aspergillus flavus est sur le point de perdre un habitat de cultures substantiel sous les tropiques, tandis que Aspergillus fumigatus devient plus dominant dans les régions plus fraîches. Ces tendances pourraient remodeler la charge de la maladie et la sécurité alimentaire à l'échelle mondiale. La surveillance précoce, la planification des soins de santé adaptée au climat et les stratégies agricoles, tout en considérant les limites inhérentes de ces modèles prédictifs, seront essentielles pour réduire les risques posés par ces champignons.
* Avis important: Carré Publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par les pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
