Stomoxys calcitrans in northeastern and central Algeria: relative abundance, effect of abiotic factors and potential vector role.

Abstract

Abstract Stomoxys calcitrans, commonly known as “the Stable fly,” “the dog fly,” or “the anthrax fly,” is a significant pest that affects humans and livestock because of its painful bites and its ability to transmit a variety of pathogens, both zoonotic and non-zoonotic. The current study focuses on the abundance, the dynamics, the factors influencing the distribution, as well as the potential vector role of S. calcitrans in the Northeastern and central regions of Algeria by daily and monthly monitoring during a year of study using Vavoua traps, statistical analysis and modeling, and molecular tools. It also aims to determine any particular host preference for S. calcitrans. Six farms have been involved in the present study, two from the central region and four in the northeastern part of Algeria. The entomological survey resulted in 1251 S. calcitrans/ 3246 other flying species, with an overall density recorded in two farms monitored by the order of 20.06 S. calcitrans/trap/day. Significantly more males than females have been trapped (1107 ♂/ 137♀) in the eastern region. The seasonal activity of S. calcitrans in Northeastern Algeria was characterized by an unimodal activity pattern extended from August to December, corresponding to the summer end and fall seasons, while no activity was observed during the rest of the year. The daily dynamics differed monthly; during the high activity period, S. calcitrans activity was bimodal, whereas during the remaining months, it was unimodal. The present study has revealed a preference for stomoxes toward cattle hosts over other animal species. Climatic conditions are the main driver of the stable flies' distribution, especially temperature. We identified a strong positive correlation between the S. calcitrans counts and temperature and rainfall. On the other hand, statistical modeling revealed that all the weather parameters significantly influence the stable fly count. A molecular survey was conducted to identify a potential vector role of S. calcitrans in Algeria. One hundred five pools of S.calcitrans have been analyzed using conventional and nested Polymerase chain reactions; they were screened for Bartonella sp., Anaplasmatacae, Habronema microstoma, and Habronema musca DNA. The results revealed the absence of any significant pathogenic DNA. However, out of the 105 pools tested for Anaplasmatace, 21 (20%) were positive, and sequencing showed it to be Wolbachia sp. endosymbiotic bacterium. The current study constitutes the first one in Algeria investigating S. calcitrans and the first molecular investigation of this pest in North Africa. Thus, it provides a baseline and initial data on the ecology and the potential vector role of the stable fly in Algeria. Consequently, it clarifies and supplies entomological information, enhancing the understanding of the vector system. Finally, this study marks a key step in establishing an appropriate control strategy to prevent Stomoxys-borne diseases, improve livestock breeding, and promote the country's economy Résumé Stomoxys calcitrans, communément appelé « mouche piquante », « mouche du chien » ou « mouche charbonneuse », est un nuisible important qui affecte les humains et le bétail en raison de ses piqûres douloureuses et de sa capacité à transmettre divers agents pathogènes, tant zoonotiques que non zoonotiques. La présente étude s’intéresse à l'abondance, la dynamique, les facteurs influençant la distribution, ainsi que le rôle potentiel de vecteur de S. calcitrans dans les régions nord-est et centre de l'Algérie, par un suivi journalier et mensuel pendant une année d'étude en utilisant les pièges Vavoua, les analyses statistiques, la modélisations, et les outils moléculaires. Elle vise également à déterminer toute préférence particulière de S. calcitrans pour un hôte particulier. Six fermes ont été exploitées durant la présente étude, deux dans la région centrale et quatre dans le nord-est de l'Algérie. L'enquête entomologique a permis de collecter 1251 S. calcitrans/3246 autres espèces volantes, avec une densité apparente globale dans les deux fermes suivies à l’ordre de 20,06 S. calcitrans/piège/jour. Le nombre de mâles piégés était significativement supérieur à celui des femelles (1 107 ♂/ 137♀) dans la région du Nord-est. L'activité saisonnière de S. calcitrans dans le nord-est de l'Algérie était caractérisée par un schéma d'activité unimodal s'étendant d'août à décembre, correspondant à la fin de l'été et à l'automne, tandis qu'aucune activité n'était observée pendant le reste de l'année. La dynamique quotidienne variait d'un mois à l'autre ; pendant la période de forte activité, l'activité de S. calcitrans était bimodale, tandis que pendant les autres mois, elle était unimodale. La présente étude a révélé une préférence des stomoxes pour les bovins comme hôtes par rapport aux autres espèces animales. Les conditions climatiques sont le principal facteur déterminant de la répartition des mouches piquantes, en particulier la température. Nous avons identifié une forte corrélation positive entre le nombre de S. calcitrans et la température et les précipitations. D'autre part, la modélisation statistique a révélé que tous les paramètres météorologiques influencent de manière significative le nombre de mouches piqueuse des étables. Une étude moléculaire a été menée afin d'identifier le rôle potentiel de S. calcitrans en tant que vecteur en Algérie. 105 pools de S. calcitrans ont été analysés à l'aide de réactions en chaîne par polymérase conventionnelles et nichées ; ils ont été testés pour détecter la présence d'ADN de Bartonella sp., Anaplasmatacae, Habronema microstoma et Habronema musca. Les résultats ont révélé l'absence de tout ADN pathogène significatif. Cependant, sur les 105 pools testés pour Anaplasmatace, 21 (20 %) étaient positifs, et le séquençage a montré qu'il s'agissait de la bactérie endosymbiotique Wolbachia sp. La présente étude est la première en Algérie à porter sur S. calcitrans et la première étude moléculaire de ce nuisible en Afrique du Nord. Elle fournit ainsi une base de référence et des données initiales sur l'écologie et le rôle potentiel de vecteur de la mouche piqueuse des étables en Algérie. Elle clarifie et fournit des informations entomologiques, améliorant ainsi la compréhension du système vectoriel. Enfin, cette étude marque une étape clé dans l'établissement d'une stratégie de contrôle appropriée pour prévenir les maladies transmises par Stomoxys, améliorer l'élevage du bétail et promouvoir l'économie du pays ملخص Stomoxys calcitrans ، المعروفة باسم "الذبابة اللادغة"، أو "ذبابة الكلاب"، أو "ذبابة الجمرة الخبيثة"،تُعرف بأنها آفة خطيرة تؤثر على الإنسان والماشية بسبب لسعاتها المؤلمة وقدرتها على نقل العديد من الأمراض، سواء كانت حيوانية المنشأ أو غير ذلك. تهدف هذه الدراسة إلى دراسة وفرة هذه الذبابة وديناميكيتها والعوامل المؤثرة في توزيعها، بالإضافة إلى دورها المحتمل كناقل في مناطق الشمال الشرقي والوسط من الجزائر، من خلال متابعة يومية وشهرية على مدار عام باستخدام مصائد، والتحليلات الإحصائية، والنمذجة، والأدوات الجزيئية. كما تهدف إلى تحديد ما إذا كانت تمت الدراسة في ست مزارع، اثنتان في المنطقة الوسطى وأربع في الشمال الشرقي من الجزائر. وقد أسفرت الدراسة الحشرية عن جمع 1251 ذبابة S. calcitrans من أصل 3246 نوعًا آخر من الحشرات الطائرة، بكثافة ظاهرية إجمالية على مستوى مزرعتين بلغت 20.06 ذبابة لكل مصيدة في اليوم. وكان عدد الذكور المصطادة أعلى بكثير من عدد الإناث ) 1107 / ♂ 137 في منطقة الشمال الشرقي )♀ . تميز النشاط الموسمي ل S. calcitrans في الشمال الشرقي للجزائر بنمط أحادي الذروة يمتد من أغسطس إلى ديسمبر، أي في نهاية الصيف والخريف، بينما لم يُلاحظ أي نشاط خلال بقية السنة. أما الديناميكية اليومية فقد اختلفت من شهر لآخر؛ ففي فترة النشاط المرتفع كان النشاط ثنائي الذروة، بينما كان أحادي الذروة في الأشهر الأخرى . كشفت الدراسة عن تفضيل واضح للذبابة للبقر كمضيف مقارنة بباقي الحيوانات. وتُعد الظروف المناخية، وخصوصًا درجة الحرارة، العامل الرئيسي في توزيع هذه الذبابة. وقد تم تحديد علاقة ارتباط إيجابية قوية بين عدد الذباب ودرجات الحرارة وكميات الأمطار. كما أظهرت النمذجة الإحصائية أن جميع العوامل المناخية تؤثر بشكل كبير على عدد الذباب في الحظائر . تم إجراء دراسة جزيئية لتحديد الدور المحتمل ل S. calcitrans كناقل في الجزائر. حيث تم تحليل 105 عينات باستخدام تفاعلات سلسلة البوليميراز التقليدية والمتداخلة، وتم اختبارها للكشف عن وجود الحمض النووي ل Bartonella sp. ، و Anaplasmataceae ، و Habronema microstoma ، و Habronema musca. لم تُظهر النتائج وجود أي حمض نووي ممرض مهم. ومع ذلك، من بين 105 عينات تم اختبارها ل Anaplasmataceae ، كانت 21 ( 20 ٪( إيجابية، وأظهر التسلسل أنها تعود للبكتيريا التكافلية Wolbachia sp. تُعد هذه الدراسة الأولى من نوعها في الجزائر التي تتناول S. calcitrans ، وأول دراسة جزيئية لهذا النوع من الذباب في شمال إفريقيا . وتوفر هذه الدراسة قاعدة بيانات مرجعية ومعلومات أولية حول بيئة الذبابة ودورها المحتمل كناقل، مما يعزز الفهم العلمي للنظام الناقل. وأخيرًا، تمثل هذه الدراسة خطوة مهمة نحو وضع استراتيجية فعالة للسيطرة على الأمراض المنقولة بواسطة Stomoxys ، وتحسين تربية الماشية، وتعزيز الاقتصاد الوطني .