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Species interactions, stability, and resilience of the gut microbiota - Helminth assemblage in horses

Authors :
Michel Boisseau
Sophie Dhorne-Pollet
David Bars-Cortina
Élise Courtot
Delphine Serreau
Gwenolah Annonay
Jérôme Lluch
Amandine Gesbert
Fabrice Reigner
Guillaume Sallé
Núria Mach
MACH, Nuria
Infectiologie et Santé Publique (UMR ISP)
Université de Tours (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Interactions hôtes-agents pathogènes [Toulouse] (IHAP)
Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Génétique Animale et Biologie Intégrative (GABI)
AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Universitat de Lleida
Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe)
Plateforme Génome & Transcriptome (GET)
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Unité Expérimentale de Physiologie Animale de l‘Orfrasiére (UE PAO)
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Station d'Amélioration Génétique des Animaux (SAGA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Tours (UT)
Source :
iScience, iScience, 2023, 26 (2), pp.106044. ⟨10.21203/rs.3.rs-1955749/v1⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
Elsevier BV, 2023.

Abstract

The nature and strength of interactions entertained among helminths and their host gut microbiota remain largely unexplored. Using 40 naturally infected Welsh ponies, we tracked the gut microbiota-cyathostomin temporal dynamics during parasite community removal and reassembly, and the associated host immune response. Infected ponies harboured 14 species of cyathostomins, overwhelmed by the abundance of Cylicocyclus nassatus. Parasite carriers exhibited gut environment modifications, higher Shannon entropy and orderly rearrangements of prokaryotic assemblages, with protective Clostridia species contributing to the successional nemabiome-microbiota crosstalk. Yet, the gut ecosystem was remarkably stable, and the host systemic response defined enrichment for B-cell activation and IgA production without corresponding changes in parasite burdens. Therefore, Clostridia microbial protection likely reduced fluctuating dynamics between the microbiota-parasite-host triad and favoured parasite tolerance. The system stability was disrupted by pyrantel treatment and parasite removal, with dire early consequences on the gut environment, microbiota diversity, and cytokine networks while highlighting the detrimental effect of cyathostomin burdens on Enterococcus spp. Both ecological communities were highly resilient to disturbance and recovered their pre-treatment compositions but for Cylicostephanus longibursatus in the parasite community. However, gut microbiotas failed to restore their original stability and shifted towards an interacting unstable state, with transient coexistence between Clostridia and core bacterial taxa, e.g. Fibrobacter and Prevotella, evoking their crucial role as stabilising forces for this new equilibrium. These observations highlight how anthelmintic treatment alters the gut microbiota stability and open new perspectives for adding nutritional intervention to current parasite management strategies in the field.

Details

ISSN :
25890042
Volume :
26
Database :
OpenAIRE
Journal :
iScience
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f4461ca03c844325cd0dc90bb0a22441