Storia demografica delle popolazioni di zanzara tigre (Aedes albopictus) nel bacino del Mediterraneo

The mosquito Aedes albopictus is one of the most dangerous invasive species, which originated from the native Southeastern Asia and colonized all the continents in the last decades as result of human activities and climate changes. Its worldwide spread has created health concerns, as it constitutes a dangerous vector of arboviruses of public health significance such as Chikungunya (CHIKV), Dengue (DENV) and Zika (ZIKV) viruses. Also, CHIKV and DENV autochthonous cases have been recently reported in Italy and France, highlighting the urgent need for a risk assessment of arboviral diseases in European countries. Classical population genetics analyses and statistical Bayesian approaches were combined to disentangle the structure of derived Ae. albopictus populations from recently colonized areas in Southern Europe. The genetic relationships among several populations from Greece, Balkanian countries (Montenegro, Croatia), North Italy and Switzerland, which represent the most invaded countries in Europe, have been assessed using microsatellite markers. These populations maintain a great level of genetic variability and isolation by distance analyses indicates that the colonization of this mosquito in the Mediterranean area has not followed a step-by-step process. Using a worldwide population database based on SSR profiles, it has been possible to derive their degree of ancestry both respect to the mosquitoes collected in the native range and versus other adventive populations such as those in the Mediterranean area. Their genetic structure was shaped by multiple introduction events and by a high propagule pressure. Moreover, for several of the considered populations, vector competence for CHIKV, DENV and ZIKA was known, and it was previously demonstrated that CHIKV arboviral infections depend on the specific combination between vector and pathogen genotypes. The ancestry data obtained support the fact that the CHIKV outbreaks which occurred in Italy (Emilia-Romagna, 2007 and Latina, 2017) has been sustained by CHIKV strains belonging to the IOL (Indian Ocean Lineage) subclade of the ECSA lineage, the same of the ECSA-A226V serotype originated in La Rèunion. It followed that the common genetic background between Italian populations and mosquitoes collected in La Rèunion, is one of the key factor in the viral transmission efficiency. Taken together, these results concerning the population structure of Ae. albopictus colonizing the Mediterranean countries may be of great use to improve traceability analyses, to identify the origin and features of new invasion events, and to recognize the proper arbovirus serotype of a possible new outbreak.

La Zanzara tigre asiatica (Aedes albopictus) è considerata una delle specie invasive più pericolose. È originaria del sud-est asiatico ma negli ultimi decenni ha esteso il suo areale ad ogni continente, espansione mediata anche dalle attività umane e dai cambiamenti climatici. La sua diffusione in tutto il mondo ha accentuato la preoccupazione delle istituzioni per la salute pubblica, dovuta al fatto che questa specie di zanzara costituisce un pericoloso vettore di arbovirus di importanza sanitaria, quali Chikungunya (CHIKV), Dengue (DENV) e Zika (ZIKV). In più, casi autoctoni di CHIKV e DENV sono stati recentemente rilevati sia in Italia che in Francia, evidenziando il bisogno urgente di una valutazione del rischio di insorgenza di queste epidemie virali sul territorio Europeo. In questo lavoro di tesi, sono stati utilizzati approcci di genetica di popolazione e approcci statistici Bayesiani per lo studio di popolazioni di Ae. albopictus che hanno colonizzato recentemente l’area meridionale del continente Europeo. In particolare sono stati utilizzati microsatelliti come marcatori molecolari per risolvere la correlazione genetica che interessa diverse popolazioni provenienti da Grecia, Montenegro, Croazia, Italia e Svizzera, essendo questi gli stati europei maggiormente invasi. Queste popolazioni mantengo un alto grado di variabilità genetica e l’assenza di correlazione tra distanza genetica e distanza geografica tra le popolazioni esclude un modello di colonizzazione “step-by-step”. Integrando questi dati con un database già disponibile di popolazioni di diverse località del mondo, analizzate con gli stessi approcci metodologici, è stato possibile approfondire il grado di “ancestry” mantenuto nelle popolazioni derivate da numerose invasioni, come quelle del Mediterraneo. La loro struttura genetica è stata infatti modellata dalle continue e numerose introduzione sparse su tutta l’area in questione. Inoltre, per molte delle popolazioni considerate, è stata dimostrata la competenza vettoriale per CHIKV, DENV e ZIKV, oltre al fatto che le infezioni di CHIKV nell’insetto vettore, dipendono da specifiche combinazioni genotipo-genotipo tra virus e vettore. A riguardo, i dati di “ancestry” ottenuti supportano l’ipotesi un’origine comune per i ceppi di CHIKV che hanno causato gli outbreak europei (Italia – Emilia-Romagna, 2007 e Latina, 2017) e quelli in La Réunion (2005-06). Ne consegue che anche il comune bakground genetico tra le popolazioni di zanzara campionate in queste località, costituisce un fattore chiave per un’efficiente trasmissione del virus. In conclusione, questi risultati ottenuti sulle popolazioni di Zanzara tigre che colonizzano il bacino del Mediterraneo, possono essere di grande aiuto nelle analisi di tracciamento e per identificare nuovi possibili eventi di invasione, oltre che per individuare più velocemente i serotipi virali potenzialmente responsabili di nuovi focolai nel continente.