Mémoire

Insights into the relationships of Palearctic and Nearctic lymnaeids (Mollusca : Gastropoda) by rDNA ITS-2 sequencing and phylogeny of stagnicoline intermediate host species of Fasciola hepatica

Étude comparative de limnées (Molliisca : Gastropoda) paléarctique et néarctiques par sequensage de l'ITS-2 de l'ADN ribosomial et phylogénie des stagnicolines hotes intermédiaires de Fasciola hepatica

¹ Departamento de Parasitología. Facultad de Farmacia. Universidad de Valencia, Av. Vicent Andrés Estellés s/n, 46100 Burjassot, Valencia, Spain.
² Department of Parasitology, Charles University, Vinicná 7, CZ-128 44 Prague 2. Czech Republic.
³ Institute of Zoology, University of Salzburg. Hellbrunnerstrasse 34. A-5020 Salzburg, Austria.
⁴ Laboratoire de Biologie Marine et Malacologie. École Pratique des Hautes Études, Centre de Biologie et d'Écologie Tropicale et Méditerranéenne, Université de Perpignan, UMR 5555 du CNRS, 52, avenue de Villeneuve. 66860 Perpignan. France.
⁵ Department of Animal Taxonomy and Ecology, Adam Mickiewicz University, Szamarzwskiego 91A, 60-569 Poznan, Poland.
⁶ Forschungslaboratorien, Institut für Tropenmedizin, Eberhard-Karls-Universitat Tubingen. Wilhelmstrasse 27, 72074 Tübingen. Germany.

^* Correspondence : Dr Maria Dolores Bargues, Departamento de Parasitologia. Facultad de Farmacia, Universidad de Valencia. Av. Vicent Andres Estelles s/n, 46100 Burjassot, Valencia, Spain. Tél. :34-96-354-42-98 Fax: 34-96-354-47-69. E-mail : M.D.Bargues@uv.es

Received: 16 October 2002
Accepted: 13 June 2003

Abstract

Fascioliasis by Fasciola hepatica is the vector-borne disease presenting the widest latitudinal, longitudinal and altitudinal distribution known. F. hepatica shows a great adaptation power to new environmental conditions which is the consequence of its own capacities together with the adaptation and colonization abilities of its specific vector hosts, freshwater snails of the family Lymnaeidae. Several lymnaeid species only considered as secondary contributors to the liver fluke transmission have, however, played a very important role in the geographic expansion of this disease. Many of them belong to the so-called "stagnicoline" type group. Stagnicolines have, therefore, a very important applied interest in the Holarctic region, to which they are geographically restricted. The present knowledge on the genetics of stagnicolines and on their parasite-host interrelationships is, however, far from being sufficient. The present paper analyses the relationships between Palaearctic and Nearctic stagnicoline species on the base of the new light furnished by the results obtained in nuclear rDNA ITS-2 sequencing and corresponding phylogenetic studies of the lymnaeid taxa Lymnaea (Stagnicola) occulta, L. (S.) palustris palustris (topotype specimens) and L.(S.) p. turricula from Europe. Natural infections with F. hepatica have been reported in all of them. Surprisingly, ITS-2 length and G C content of L. occulta were similar and perfectly fitted within the respective ranges known in North American stagnicolines. Nucleotide differences and genetic distances were higher between L. occulta and the other European stagnicolines than between L. occulta and the North American ones. The ITS-2 sequence of L. p. turricula from Poland differed from the other genotypes known from turricula in Europe. The phylogenetic trees using the maximum-parsimony, distance and maximum-likelihood methods confirmed (i) the inclusion of L. occulta in the branch of North American stagnicolines, (iii) the link between the North American stagnicolines-L. occulta group with Galba truncatula, and (iii) the location of the L. p. turricula genotype from Poland closer to L. p. palustris than to other European L. p. turricula genotypes. The Palaearctic species occulta is included in the genus Catascopia, together with the Nearctic species catascopium, emarginata and elodes. The results suggest a potential of transmission capacity for C. occulta higher than that of other European stagnicolines or Omphiscola glabra. The relatively low genetic distances between C. occulta and G. truncatula and the clustering of both species in the same clade suggest that C.occulta may be potentially considered as the second lymnaeid intermediate host species of F. hepatica in importance in eastern and northern Europe, and probably also western and central Asia, after G. truncatula. L. p. turricula may be considered as a potential secondary vector of F. hepatica, at a level similar tot that of L.p. palustris.

Résumé

La fasciolose à Fasciola hepatica est la distomatose présentant la plus large distribution aux plans longitudinal, latitudinal et de l'altitude. F. hepatica possède un grand pouvoir d'adaptation à de nouvelles conditions environnementales en raison de ses propres capacités et de celles de ses hôtes intermédiaires, des mollusques d'eau douce de la famille des Lymnaeidae, à coloniser le milieu. Plusieurs espèces de limnées considérées comme ayant un rôle secondaire dans la transmission de la distomatose hépatique ont cependant joué un rôle important dans l'extension géographique de la maladie. Plusieurs appartiennent au groupe des stagnicolines. Celles-ci ont un intérêt pratique important en région holarctique où elles sont cantonnées. Les connaissances actuelles sur la génétique des stagnicolines et sur leurs relations avec le parasite dont elles sont les hôtes sont très limitées. Ce travail étudie les relations entre les espèces paléarctiques et néarctiques de stagicolines à la lumière des résultats du séquensage de l'ITS-2 de l'ADN ribosomial et de la phylogénie des taxa Lymnaea (Stagnicola) occulta, L. (S.) palustris palustris (specimens topolypes) et L. (S.) p. turricula d'Europe. Une infestation naturelle par F. hepatica a été rapportée chez chacune d'entre elles. Fait surprenant, la longueur de l'ITS-2 et la teneur en GC de L. occulta sont les mêmes et parfaitement ajustés avec ceux des stagnicolines nord-américaines. Les différences sont plus importantes entre L. occulta et les autres stagnicolines européennes qu'entre L. occulta et stagnicolines nord-américaines. Le séquensage de l'ITS-2 de L. p. turricula de Pologne diffère des autres génotypes connus de lurricula d'Europe. Les arbres phylogénétiques obtenus par parcimonie, distances et maximum de vraissemblance confirment : i) l'inclusion de L. occulta à la branche des stagnicolines nord-américaines; ii) le lien entre le groupe stagnicolines nord-américaines-L. occulta ef Galba truncatula; et iii) que le génotype de L. p. turricula de Pologne est plus proche de celui de L. p. palustris que de des autres génotypes de L. p. turricula d'Europe. L'espèce paléarctique occulta est incluse dans le genre Catascopia, avec les espèces néarctiques catascopium emarginata, et elodes. Les résultats suggèrent une plus grande capacité potentielle de transmission de C. occulta que de celles des autres stagnicolines européennes et d'Omphiscola glabra. La petite différence génétique entre C. occulta ef G . truncatula, ainsi que la proximité des deux espèces dans le même clade suggèrent que C. occulta pourrait, en importance, être considéré comme potentiellement la seconde espèce de Lymnaeidae hôte intermédiaire de F. hepatica, à un niveau équivalent de celui de L. p. palustris.