Summary The outbreak of bluetongue virus (BTV) serotype 8 (BTV-8) during 2006-2009 in Europe was the most costly epidemic of the virus in recorded history. In 2015, a BTV-8 strain re-emerged in France which has continued to circulate since then. To examine anecdotal reports of reduced pathogenicity and transmission efficiency, we investigated the infection kinetics of a 2007 UK BTV-8 strain alongside the re-emerging BTV-8 strain isolated from France in 2017. Two groups of eight BTV-naïve British mule sheep were inoculated with 5.75 log 10 TCID 50 ml −1 of either BTV-8 strain. BTV RNA was detected by 2 dpi in both groups with peak viremia occurring between 5-9 dpi. A significantly greater amount of BTV RNA was detected in sheep infected with the 2007 strain (6.0-8.8 log 10 genome copies mL −1 ) than the re-emerging BTV-8 strain (2.9-7.9 log 10 genome copies mL −1 ). All infected sheep developed BTV-specific antibodies by 9 dpi. BTV was isolated from 2 dpi to 12 dpi for 2007 BTV-8-inoculated sheep and from 5 to 10 dpi for sheep inoculated with the remerging BTV-8. In Culicoides sonorensis feeding on the sheep over the period 7-12 dpi, vector competence was significantly higher for the 2007 strain than the re-emerging strain. Both the proportion of animals showing moderate (as opposed to mild or no) clinical disease (6/8 vs 1/8) and the overall clinical scores (median 5.25 vs 3) were significantly higher in sheep infected with the 2007 strain, compared to those infected with the re-emerging strain. However, one sheep infected with the re-emerging strain was euthanized at 16 dpi having developed severe lameness. This highlights the potential of the re-emerging BTV-8 to still cause illness in naïve ruminants with concurrent costs to the livestock industry. Summary The re-emerging Bluetongue virus serotype 8 still presents a threat to naïve ruminants in Europe despite reduced virulence

Abstract Lumpy skin disease virus (LSDV), a poxvirus that causes severe disease in cattle, has in the last few years rapidly extended its distribution from Africa and the Middle East into Europe, Russia, and across Asia. LSDV is believed to be primarily spread mechanically by blood-feeding arthropods, however the exact mode of arthropod transmission, the relative ability of different arthropod species to acquire and retain the virus, as well as their comparative importance for LSDV transmission, remain poorly characterised. Since the vector-borne nature of LSDV transmission is believed to have enabled the rapid geographic expansion of this virus, the lack of quantitative evidence on LSDV transmission has impeded effective control of the disease during the current epidemic. Obtaining high quality data on virus transmission by arthropods is challenging, and practical limitations often result in inadequate arthropod numbers or model hosts, limiting the transferability of experimental findings to the natural transmission scenario. We have addressed these limitations in this study. Using a highly representative bovine experimental model of lumpy skin disease we allowed four representative vector species ( Aedes aegypti, Culex quinquefasciatus, Stomoxys calcitrans and Culicoides nubeculosus ) to blood-feed on LSDV-inoculated cattle in order to examine the acquisition and retention of LSDV by these species in unprecedented detail. We found the probability of LSDV transmission from clinical cattle to vector correlated with disease severity. Subclinical disease was more common than clinical disease in the inoculated cattle, however the probability of vectors acquiring LSDV from subclinical animals was very low. All four potential vector species studied had a similar rate of acquisition of LSDV after feeding on the host, but Aedes aegypti and Stomoxys calcitrans retained the virus for a longer time, up to 8 days. There was no evidence of virus replication in the vector, consistent with mechanical rather than biological transmission. The parameters obtained in the in-vivo transmission experiments subsequently enabled enhanced modelling approaches to determine the basic reproduction number of LSDV in cattle mediated by each of the insect species. This was highest for Stomoxys calcitrans (19.1), C. nubeculosus (7.4), and Ae. aegypti (2.4), surprisingly indicating these three species are all potentially efficient transmitters of LSDV. These results reveal that currently applied LSDV control measures such as stamping out of all cattle on affected premises or insect control measures targeting single species need to be urgently reconsidered. Overall our studies have highlighted that the combination of highly relevant in-vivo experiments and mathematical modelling can be directly applied to devise evidence-based proportionate and targeted control programmes.

Abstract A recombinant, replication-defective, adenovirus-vectored vaccine expressing the H surface glycoprotein of peste des petits ruminants virus (PPRV) has previously been shown to protect goats from challenge with wild-type PPRV at up to 4 months post vaccination. Here, we present the results of a longer-term trial of the protection provided by such a vaccine, challenging animals at 6, 9, 12 and 15 months post vaccination. Vaccinated animals developed high levels of anti-PPRV H protein antibodies, which were virus-neutralising, and the level of these antibodies was maintained for the duration of the trial. The vaccinated animals were largely protected against overt clinical disease from the challenge virus. Although viral genome was intermittently detected in blood samples, nasal and/or ocular swabs of vaccinated goats post challenge, viral RNA levels were significantly lower compared to unvaccinated control animals and vaccinated goats did not appear to excrete live virus. This protection, like the antibody response, was maintained at the same level for at least 15 months after vaccination. In addition, we showed that animals that have been vaccinated with the adenovirus-based vaccine can be revaccinated with the same vaccine after 12 months and showed an increased anti-PPRV antibody response after this boost vaccination. Such vaccines, which provide a DIVA capability, would therefore be suitable for use when the current live attenuated PPRV vaccines are withdrawn at the end of the ongoing global PPR eradication campaign.

Abstract The poxvirus lumpy skin disease virus (LSDV) is the etiological agent of lumpy skin disease (LSD), a severe disease of cattle and water buffalo that is characterised by numerous necrotic cutaneous nodules. LSD is a rapidly emerging disease, spreading into and across the Middle East, eastern Europe, and Asia in the past decade. The disease causes substantial production and economic losses in rural communities and affected regions. LSDV is mechanically transmitted by haematophagous arthropods including stable flies ( Stomoxys calcitrans ), however our understanding of this mechanical transmission method is sparse. A secreted saliva collection methodology using a modified artificial membrane feeding system was optimised for S. calcitrans and used to collect and characterise secreted S. calcitrans saliva. Saliva was mixed with LSDV and shown not to affect virus growth in primary bovine fibroblasts. S. calcitrans saliva or spot-feeding by S. calcitrans was then incorporated into a bovine in vivo experimental model of LSD to determine if either influenced disease pathogenesis. S. calcitrans saliva resulted in fewer animals developing disease, however this difference was not statistically significant. Spot-feeding with S. calcitrans prior to inoculation did not alter the number of animals that developed disease or the overall severity of disease however disease progression was accelerated as demonstrated by the appearance of cutaneous nodules, detection of viral DNA in the blood stream, and production of neutralising antibodies. This shows that S. calcitrans influence disease kinetics through co-incident bite trauma and/or saliva deposition. This increases our understanding of LSDV pathogenesis and highlights the overlooked importance of mechanical vectors in pathogen transmission. Author summary Insect vectors are important conduits for the transmission of pathogens that cause diseases such as Zika, dengue, malaria, and lumpy skin disease. Biological vector-borne transmission incorporates a replication phase for the pathogen in the insect, whereas no replication occurs in the vector during mechanical transmission. When the insect bites the host it inoculates a pathogen whilst also delivering arthropod-derived factors such as saliva components and causing tissue trauma through biting and probing. Arthropod saliva and/or bite trauma have been shown to enhance the speed and severity of disease following inoculation with a range of biologically transmitted viruses. This study examined if this was true also for the mechanically transmitted pathogen lumpy skin disease virus (LSDV). LSDV is a neglected pathogen that causes severe systemic disease in cattle and is transmitted mechanically by the stable fly Stomoxys calcitrans . Using an experimental bovine model of LSD, we found that disease occurred more rapidly when virus was delivered in association with the bites of uninfected flies. This work has increased our knowledge of lumpy skin disease virus transmission, and the discovery that disease outcome can be impacted by previously overlooked mechanical insect vectors should prompt further investigation into this mechanism of transmission.

ABSTRACT Segmented RNA viruses are a taxonomically diverse group of 11 families that can infect plant, wildlife, livestock and human hosts. A shared feature of these viruses is the ability to exchange genome segments during co-infection of a host by a process termed ‘reassortment’. Reassortment enables rapid evolutionary change, but in the case of segmented RNA viruses utilising an arthropod vector is set against the constraint of purifying selection and genetic bottlenecks imposed by replication in two evolutionarily distant hosts. In this study, we use an in vivo host: arbovirus: vector model to investigate the impact of reassortment on two phenotypic traits: vector competence and virulence in the host. Bluetongue virus (BTV) ( Reoviridae ) is the causative agent of bluetongue (BT), an economically important disease of domestic and wild ruminants and deer. The genome of BTV is comprised of 10 linear segments of dsRNA and the virus is transmitted between ruminants by Culicoides biting midges (Diptera: Ceratopogonidae). Five strains of BTV representing three serotypes (BTV-1, BTV-4 and BTV-8) were isolated from naturally infected ruminants in Europe and parental/reassortant lineage status assigned through full genome sequencing. Each strain was then assessed in parallel for the ability to infect Culicoides and to cause BT in sheep. Our results demonstrate that two reassortment strains, which themselves became established in the field, had obtained high replication ability in C. sonorensis from one of the parental virus strains which allowed inferences of the genome segments conferring this phenotypic trait. IMPORTANCE Reassortment between strains can lead to major shifts in the transmission parameters and virulence of segmented RNA viruses with consequences for spread, persistence and impact. The ability of these pathogens to change their phenotypes rapidly in response to selection pressure in new environments presents a major challenge in understanding factors driving emergence. Utilising a natural mammalian host-insect vector infection and transmission model, we demonstrated for the first time the genetic basis for a phenotypic trait of BTV within strains directly isolated from the field and, hence, selected and relevant for natural transmission.