Abstract Puumala orthohantavirus (PUUV) causes a mild form of haemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) called nephropathia epidemica (NE), regularly diagnosed in Europe. France represents the western frontier of the expansion of NE in Europe with two distinct areas: an endemic area (north-eastern France) where PUUV circulates in rodent populations, with detection of many human NE cases, and a non-endemic area (south-western France) where the virus is not detected, with only a few human cases being reported. France is thus a relevant country in which to study the factors that influence the evolution of PUUV distribution. In this study, we describe for the first time the isolation of two PUUV strains from two distinct French geographical areas: Ardennes (endemic area) and Loiret (non-endemic area). To isolate PUUV efficiently, we selected wild bank voles ( Myodes glareolus , the specific reservoir of PUUV) captured in these areas and that were seronegative for anti-PUUV IgG (ELISA), but showed a non-negligible viral RNA load in their lung tissue (qRT-PCR). With this study design, we were able to cultivate and maintain these two strains in Vero E6 cells and also propagate both strains in immunologically neutral bank voles efficiently and rapidly. Complete coding sequences of the S and M segments were determined by Sanger sequencing from RNA extracted from positive bank voles (naturally and experimentally infected) and from supernatants of Vero E6 cell extracts. For the M segment, nucleotide sequences were 100% identical for both strains. For the S segment, the amino-acid sequences from each strain revealed one mismatch between sequences obtained from tissue and from cell supernatants, revealing distinct “bank vole” and a “cell” molecular profile. High-throughput sequencing confirmed Sanger results, and provided a better assessment of the impact of isolation methods on intra-host viral diversity.

Abstract In Europe, Puumala virus (PUUV) is responsible for nephropathia epidemica (NE), a mild form of haemorrhagic fever with renal syndrome (HFSR). Despite the presence of its reservoir, the bank vole, on most of French territory, the geographic distribution of NE cases is heterogeneous and NE endemic and non-endemic areas have been reported. In this study we analyzed whether bank vole-PUUV interactions could partly shape these epidemiological differences. We performed crossed-experimental infections using wild bank voles from French endemic (Ardennes) and non-endemic (Loiret) areas, and two French PUUV strains isolated from these areas. The serological response and dynamics of PUUV infection were compared between the four cross-infection combinations. We showed that the serological response and the presence of PUUV in excretory organs were more important in bank voles infected with the PUUV endemic strain. Moreover, the within-host viral diversity in excretory organs was higher than in other non-excretory organs for the NE endemic cross-infection, but not for the NE non-endemic cross-infection. Altogether, our results showed that genetically different PUUV strains, and in a lesser extent their interaction with sympatric bank voles, could affect virus replication and diversity. This could impact PUUV excretion/transmission between rodents and to humans, and in turn at least partly shape NE epidemiology in France.

Several hypotheses (such as enemy release, novel weapon, spillback and dilution/density effect) suggest changes in host-parasite ecological interactions during biological invasion events. Such changes can impact both invasion process outcome and the dynamics of exotic and/or endemic zoonotic diseases. To evaluate these predictions, we investigated the ongoing invasions of the house mouse Mus musculus domesticus, and the black rat, Rattus rattus, in Senegal (West Africa). We focused on zoonotic bacterial communities depicted using 16S rRNA amplicon sequencing approach in both invasive and native rodents sampled along two well-defined invasion routes. Overall, this study provided new ecological evidence connecting parasitism and rodent invasion process, with diverse potential roles of zoonotic bacteria in the invasion success. Our results also highlighted the main factors that lie behind bacterial community structure in commensal rodents. Further experimental studies as well as comparative spatio-temporal surveys are necessary to decipher the actual role of zoonotic bacteria in these invasions. Our data also gave new support for the difficulty to predict the direction in which the relationship between biodiversity changes and disease risk could go. These results should be used as a basis for public health prevention services to design reservoir monitoring strategies based on multiple pathogen surveillance.

Biological invasions are major anthropogenic changes associated with threats to biodiversity and health. What determines the successful establishment and spread of introduced populations still remains unsolved. Here, we explore the assertion that invasion success relies on immune phenotypic traits that would be advantageous in recently invaded sites. We compared gene expression profiles between anciently and recently established populations of two major invading species, the house mouse Mus musculus domesticus and the black rat Rattus rattus, in Senegal (West Africa). Transcriptome analyses revealed respectively 364 and 83 differentially expressed genes between anciently and recently established mouse and rat populations. Among them, 20.0% and 10.6% were annotated with functions related to immunity. All immune-related genes detected along the mouse invasion route were overexpressed in recently invaded sites. Genes of the complement activation pathway were overrepresented. Results were less straightforward for the black rat as no particular immunological process was over-represented. We revealed changes in transcriptome profiles along invasion routes, although specific patterns differed between the two invasive species. These changes could potentially be driven by increased infection risks in recently invaded sites for the house mouse and stochastic events associated with colonization history for the black rat. These results provide a first step in identifying the immune eco-evolutionary processes potentially involved in invasion success.

Several recent public health crises have shown that the surveillance of zoonotic agents in wildlife is important to prevent pandemic risks. Rodents are intermediate hosts for numerous zoonotic bacteria. High-throughput sequencing (HTS) technologies are very useful for the detection and surveillance of zoonotic bacteria, but rigorous experimental processes are required for the use of these cheap and effective tools in such epidemiological contexts. In particular, HTS introduces biases into the raw dataset that might lead to incorrect interpretations. We describe here a procedure for cleaning data before estimating reliable biological parameters, such as bacterial positivity, prevalence and coinfection, by 16S rRNA amplicon sequencing on the MiSeq platform. This procedure, applied to 711 commensal rodents collected from 24 villages in Senegal, Africa, detected several emerging bacterial genera, some in high prevalence, while never before reported for West Africa. This study constitutes a step towards the use of HTS to improve our understanding of the risk of zoonotic disease transmission posed by wildlife, by providing a new strategy for the use of HTS platforms to monitor both bacterial diversity and infection dynamics in wildlife. In the future, this approach could be adapted for the monitoring of other microbes such as protists, fungi, and even viruses.

Understanding why some exotic species become widespread and abundant in their colonized range is a fundamental issue that still needs to be addressed. Among many hypotheses, newly established host populations may benefit from a parasite loss ("enemy release" hypothesis) through impoverishment of their original parasite communities or reduced infection levels. Moreover, the fitness of competing native hosts may be affected by the acquisition of exotic taxa from invaders ("parasite spillover") and/or by an increased transmission risk of native parasites due to their amplification by invaders ("parasite spillback"). We focused on gastrointestinal helminth communities to determine whether these predictions could explain the ongoing invasion success of the commensal house mouse (Mus musculus domesticus) and black rat (Rattus rattus), as well as the associated drop of native Mastomys species, in Senegal. For both invasive species, our results were consistent with the predictions of the enemy release hypothesis. A decrease of helminth overall prevalence and individual species richness was observed along the invasion gradients as well as lower specific prevalence/abundance (Aspiculuris tetraptera in M. m. domesticus, Hymenolepis diminuta in R. rattus) on the invasion fronts. Conversely, we did not find strong evidence of helminth spill-over or spill-back in invasion fronts, where native and invasive rodents co-occurred. Further experimental research is needed to determine whether and how the loss of helminths and reduced infection levels along invasion routes may result in any advantageous effects on invader fitness and competitive advantage.