Abstract Introduction Drug-resistant parasites threaten livestock production. Breeding more resistant hosts could be a sustainable control strategy. Environmental variation may however alter the expression of genetic potential and directional selection toward host resistance could initiate an arms race between the host and its parasites. Methods and Results We created sheep lines with high or low resistance to Haemonchus contortus . We first exposed both lines to chronic stress or to the infection by another parasite Trichostrongylus colubriformis , to test for genotype-by-environment and genotype-by-parasite species interactions respectively. Overall, between-line divergence remained significant across environmental perturbations. But we found that the impact of chronic stress on H. contortus infection varied among families and that divergence was reduced during infection by T. colubriformis . Second, we quantified genomic and transcriptomic differences in H. contortus worms collected from both lines to identify components of an arms race. We found no evidence of genetic differentiation between worms from each line. But survival to more resistant hosts was associated with enhanced expression of cuticle collagen coding genes. Discussion Breeding for resistance hence remains a sustainable strategy that requires to anticipate the effects of environmental perturbations and to monitor worm populations.

Abstract Phytonutrients such as cinnamaldehyde (CA) have been studied for their effects on metabolic diseases, but their influence on mucosal inflammation and immunity to enteric infection are not well documented. Here, we show that consumption of CA significantly down-regulates transcriptional pathways connected to inflammation in the small intestine of mice. During infection with the enteric helminth Heligomosomoides polygyrus, CA-treated mice displayed higher growth rates and less worms, concomitant with altered T-cell populations in mesenteric lymph nodes. Furthermore, infection-induced changes in gene pathways connected to cell cycle and mitotic activity were counteracted by CA. Mechanically, CA did not appear to exert activity through a prebiotic effect, as CA treatment did not significantly change the composition of the gut microbiota. Instead, in vitro experiments showed that CA directly induced xenobiotic metabolizing pathways in intestinal epithelial cells and suppressed endotoxin-induced inflammatory responses in macrophages. Thus, CA down-regulates inflammatory pathways in the intestinal mucosa and regulates host responses to enteric infection. These properties appear to be largely independent of the gut microbiota and instead connected to CA’s ability to induce antioxidant pathways in intestinal cells. Our results encourage further investigation into the use of CA and related phytonutrients as functional food components to promote intestinal health in humans and animals.

Gastrointestinal strongyles are a major threat to horses' health and welfare. Given that strongyles inhabit the same niche as the gut microbiota, they may interact with each other. These beneficial or detrimental interactions are unknown in horses and could partly explain contrasted susceptibility to infection between individuals. To address these questions, an experimental pasture trial with 20 worm-free female Welsh ponies (10 susceptible (S) and 10 resistant (R) to parasite infection) was implemented for five months. Fecal egg counts (FEC), hematological and biochemical data, body weight and gut microbiota composition were studied in each individual after 0, 24, 43, 92 and 132 grazing days. The predicted R ponies exhibited lower FEC after 92 and 132 grazing days, and showed higher levels of circulating monocytes and eosinophils, while S ponies developed lymphocytosis by the end of the trial. Although the overall microbiota diversity remained similar between the two groups, R and S ponies exhibited sustained differential abundances in Clostridium XIVa, Ruminococcus, Acetivibrio and unclassified Lachnospiracea at day 0. These bacteria may hence contribute to the intrinsic pony resistance towards strongyle infection. Moreover, Paludibacter, Campylobacter, Bacillus, Pseudomonas, Clostridium III, Acetivibrio, members of the unclassified Eubacteriaceae and Ruminococcaceae and fungi loads were increased in infected S ponies, suggesting that strongyle and fungi may contribute to each other success in the ecological niche of the equine intestines. In contrast, butyrate-producing bacteria such as Ruminococcus, Clostridium XIVa and members of the Lachnospiraceae family decreased in S relative to R ponies. Additionally, these gut microbiota alterations induced changes in several immunological pathways in S ponies, including pathogen sensing, lipid metabolism, and activation of signal transduction that are critical for the regulation of immune system and energy homeostasis. These observations shed light on a putative implication of the gut microbiota in the intrinsic resistance to strongyle infection. Overall, this longitudinal study provides a foundation to better understand the mechanisms that underpin the relationship between host susceptibility to strongyle infection, immune response and gut microbiota under natural conditions in horses and should contribute to the development of novel biomarkers of strongyle susceptibility and provide additional control options.

Intestinal strongyles are the most problematic endoparasites of equids as a result of their wide distribution and the spread of resistant isolates throughout the world. While abundant literature can be found on the extent of anthelmintic resistance across continents, empirical knowledge about associated risk factors is missing. This study brought together results from anthelmintic efficacy testing and risk factor analysis to provide evidence-based guidelines in the field. It involved 688 horses from 39 French horse farms and riding schools to both estimate Faecal Egg Count Reduction (FECR) after anthelmintic treatment and to interview farm and riding school managers about their practices. Risk factors associated with reduced anthelmintic efficacy in equine strongyles were estimated across drugs using a marginal modelling approach. Results demonstrated ivermectin efficacy (96.3% FECR), the inefficacy of fenbendazole (42.8% FECR) and an intermediate profile for pyrantel (90.3% FECR). Risk factor analysis provided support to advocate for FEC-based treatment regimens combined with individual anthelmintic dosage and the enforcement of tighter biosecurity around horse introduction that contributed to lower drug resistance risk by 1.75. Premises falling under this typology also relied more on their veterinarians suggesting they play an important role in the sustainability of anthelmintic usage. Similarly, drug resistance risk was halved in premises with frequent pasture rotation and with stocking rate below five horses/ha. This is the first empirical risk factor analysis for anthelmintic resistance in equids, whose findings should guide the implementation of more sustained strongyle management in the field.

Abstract The widespread failure of anthelmintic drugs against nematodes of veterinary interest requires novel control strategies. Selective treatment of the most susceptible individuals could reduce drug selection pressure but requires appropriate biomarkers of the intrinsic susceptibility potential. To date, this has been missing in livestock species. Here, we selected Welsh ponies with divergent intrinsic susceptibility to cyathostomin infection and found that their potential was sustained across a 10-year time window. Using this unique set of individuals, we monitored variations in their blood cell populations, plasma metabolites and faecal microbiota over a grazing season to isolate core differences between their respective responses under worm-free or natural infection conditions. Our analyses identified the concomitant rise in plasmatic phenylalanine level and faecal Prevotella abundance and the reduction in circulating monocyte counts as biomarkers of the need for drug treatment. This biological signal was replicated in other independent populations. We also unravelled an immunometabolic network encompassing plasmatic beta-hydroxybutyrate level, short-chain fatty acid producing bacteria and circulating neutrophils that forms the discriminant baseline between susceptible and resistant individuals. Altogether our observations open new perspectives on the susceptibility of equids to cyathostomin infection and leave scope for both new biomarkers of infection and nutritional intervention.

Abstract Scope Garlic is a source of bioactive phytonutrients that may have anti-inflammatory or immunomodulatory properties. The mechanism(s) underlying the bioactivity of these compounds and their ability to regulate responses to enteric infections remains unclear. Methods and Results We investigated if a garlic-derived preparation (PTSO-PTS) containing two organosulfur metabolites, propyl-propane thiosulfonate (PTSO) and propyl-propane thiosulfinate (PTS), regulated inflammatory responses in murine macrophages and intestinal epithelial cells (IEC) in vitro, as well as in a model of enteric parasite-induced inflammation. PTSO-PTS decreased lipopolysaccharide-induced secretion of TNFα, IL-6 and IL-27 in macrophages. RNA-sequencing demonstrated that PTSO-PTS strongly suppressed pathways related to immune and inflammatory signaling. PTSO-PTS induced the expression of a number of genes involved in antioxidant responses in IEC during exposure to antigens from the parasite Trichuris muris. In vivo, PTSO-PTS did not affect T. muris establishment or intestinal T-cell responses but significantly altered caecal transcriptomic responses. Notably, a reduction in T. muris -induced expression of Tnf, Saa2 and Nos2 was observed. Conclusion Garlic-derived organosulfur compounds exert anti-inflammatory effects in macrophages and IEC, and regulate gene expression during intestinal infection. These compounds and related organic molecules may thus hold potential as functional food components to improve gut health in humans and animals.