Evaluation of the effectiveness of avian influenza vaccination strategies in poultry production networks in relation to human, fomite and animal movements

75% des maladies infectieuses chez l’homme sont des zoonoses, c’est-à-dire d’origine animale. La crise sanitaire actuelle liée à la Covid-19 nous rappelle ce risque élevé d’émergence de maladies zoonotiques ainsi que leur impact parfois majeur. Le contrôle de ces maladies est donc un enjeu crucial pour la sécurité sanitaire des populations humaines et animales dans ce monde globalisé. Les virus influenza ont été à l’origine de quatre pandémies majeures au cours du siècle dernier. A partir de 2003, ces virus ont entrainé un grand nombre d’épizootiques catastrophiques pour les élevages avicoles dans de nombreux pays. Si le rôle des oiseaux sauvages est clairement identifié dans la diffusion mondiale de ces virus influenza, les mobilités humaines, matérielles et animales au sein des réseaux de production avicoles interviennent également dans cette diffusion. La vaccination, couplée à la surveillance des foyers et à la biosécurité des élevages, permet de limiter l’impact et la circulation de la maladie dans un élevage et donc dans un réseau de production avicole. Les stratégies de vaccination à mettre en oeuvre doivent prendre en compte le contexte épidémiologique, la structure du réseau, les différents types de vaccins et les ressources disponibles. L’objectif de ce travail de thèse est de comprendre le rôle des mobilités humaines, matérielles et animales entre les élevages dans le risque de diffusion des virus IA au sein des réseaux de production avicole et de proposer un outil d’aide à la décision pour déterminer et évaluer des stratégies de vaccination basées sur ces risques et capables contrôler la diffusion virale au sein de ces réseaux. Pour ce faire, une revue de la littérature a tout d’abord été réalisée pour identifier les différentes mobilités existantes au sein des réseaux de production avicoles. Cette revue montre que le rôle de ces mobilités est rarement pris en compte sur l’ensemble des réseaux de production. Le développement de l’outil d’évaluation s’est appuyé sur un outil existant, appelé EVACS, composé de cinq modules : analyse de réseau, définition des stratégies de vaccination à tester, simulation du niveau d’immunité, distribution géographique de cette immunité et analyse coût-bénéfice. Au cours de ce travail de thèse, cet outil a été complété par un module d’évaluation des risques informant un module de modélisation épidémiologique de la circulation virale au sein des réseaux de production. L’outil a été testé sur plusieurs filières avicoles françaises afin comparer des stratégies basées sur l’usage de vaccins inactivés appliqués à la ferme et de vaccins recombinants avec une application au couvoir. Nos résultats ont montré qu’en France, les protocoles de vaccination au couvoir basés sur un vaccin recombinant sont les plus efficients pour les filières poulet de chair, poule pondeuse et dinde. Le module d’évaluation des risques a permis de mettre en évidence les élevages qui présentaient le risque de transmission inter-élevages le plus élevé : dans la filière de poulets de chair, les élevages en claustration intégrés au sein de la même organisation de production ont un risque plus élevé de transmission virale entre eux que les autres types d’élevages. Le module de modélisation épidémiologique, qui permet de tester l’impact des stratégies vaccinales sur la diffusion virale, a démontré l’importance de l’immunité maternelle pour limiter efficacement la diffusion virale au sein du réseau de production de poulets de chair français. Nos travaux ont confirmé l’intérêt de l’outil EVACS pour évaluer et définir de manière originale et complète les stratégies de vaccination les plus adaptées selon les ressources disponibles, les besoins des réseaux de production avicole et les contextes épidémiologiques. Cet outil complet constitue un outil d’aide à la décision pertinent pour les gestionnaires de la santé animale dans leurs besoins de choisir des stratégies de vaccination les plus adaptées et les plus efficientes.75% of infectious diseases in humans are zoonoses, i.e. of animal origin. The current health crisis linked to Covid-19 reminds us of this high risk of emergence of zoonotic diseases. The control of these diseases is therefore a crucial issue to ensure the sanitary safety of human and animal populations in this globalized world. Influenza viruses have been the cause of four major pandemics during the last century. Since 2003, these viruses have led to numerous epizootics that have been catastrophic for poultry farms in many countries. While the role of wild birds is clearly identified in the global spread of these influenza viruses, the movements of birds, humans and equipment within poultry production networks also play a role in this viral spread. Vaccination, coupled with outbreak surveillance and farm biosecurity, can limit the impact and circulation of the disease within a farm and thus within a poultry production network. The vaccination strategies to be implement must take into account the epidemiological context, the structure of the network, the different types of vaccines and the available resources. The objective of this thesis work is to understand the role of human, material and animal movements between farms in the risk of diffusion of AI viruses within poultry production networks and to propose a decision support tool to determine and evaluate vaccination strategies based on these risks and capable of controlling viral diffusion within these networks. To do so, a literature review was first conducted to identify the different existing movements within poultry production networks. This review highlights that the role of these movements are rarely considered on entire production networks. The development of an evaluation tool was based on an existing tool, named EVACS, which is composed of five modules: network analysis, definition of vaccination strategies to be tested, simulation of the immunity level, geographical distribution of this immunity and cost-benefit analysis. During this thesis work, the tool has been expanded with two newly developed modules: a risk assessment module, which informs an epidemiological modelling module to modelise the viral spread within production networks. The tool has been tested on several French poultry sectors to compare strategies based on the use of inactivated vaccines applied on the farm and recombinant vaccines with an application at the hatchery. We found that hatchery vaccination protocols based on a recombinant vaccine are the most efficient for the broiler, laying hen and turkey sectors for the French production network. The risk assessment module allowed us to identify the farms with the highest risk of between farm virus transmissions: in the broiler sector, indoor farms integrated within the same production organization have a higher risk of viral transmission between one another than other types of farms. The epidemiological modelling module, which tests the role of vaccination strategies on viral spread, has shown the role of maternal immunity in limiting viral spread within the French broiler production network. Our work finally confirmed the value of the EVACS tool to evaluate and define in an original and complete way the most appropriate vaccination strategies according to the available resources, the needs of the poultry production networks and the epidemiological contexts. This comprehensive tool is a relevant decision support tool for animal health authorities in their needs to choose the most appropriate and efficient vaccination strategies