Mathematical modeling of multi-host and multi-pathogen interactions in infectious disease epidemiology : consequences on pathogen persistence, emergence and control

• Auteur / Autrice : Margarita Pons Salort
• Direction : Didier Guillemot, Véronique Letort
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biostatistiques/Biomathématiques
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Samuel Alizon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lyssavirus

Vaccins

Modèles mathématiques

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le champ de l'épidémiologie des communautés, une perspective écologique des maladies infectieuses qui prend en compte des communautés de populations hôtes et/ou des communautés microbiennes pour aborder un certain nombre de problèmes actuels en épidémiologie des maladies infectieuses. Des approches mathématiques et statistiques, principalement des modèles de transmission multi-hôtes et multi-pathogènes, sont utilisées pour aborder différentes questions liées à la persistance et à la coexistence de pathogènes. La première partie de cette thèse se concentre sur les mécanismes de persistance de pathogènes multi-hôtes. Nous explorons le rôle de différentes espèces de chauve-souris et de leurs traits biologiques sur la persistance d’un Lyssavirus au sein d’un système de grottes en métapopulation. La deuxième partie s’intéresse aux changements de la diversité de souches d’une espèce dûs aux vaccins qui ciblent un sous-ensemble de ces souches et à l’effet de ces changements sur l’incidence des maladies. Ces questions sont abordées pour les Papillomavirus Humains (HPV) et pour le pneumocoque. Pour HPV, nous explorons d’abord les conditions qui pourraient amener à un remplacement génotypique dû à la vaccination. Nous réexaminons ensuite le potentiel oncogène des types d’HPV agents causals du cancer du col de l’utérus par méta-analyse de données publiées. Pour le pneumocoque, nous étudions comment le vaccin conjugué 7-valent a changé les tendances des méningites à pneumocoque en France et comment une réduction de l’usage d’antibiotiques qui a eu lieu en parallèle à l’introduction du vaccin a modulé le remplacement sérotypique induit par la vaccination.

This thesis falls within the field of community epidemiology, an ecological perspective of infectious diseases that takes into account communities of hosts and/or communities of pathogens to study various current problems in infectious disease epidemiology. Mathematical and statistical approaches, mainly multi-pathogen and multi-host transmission models, are used to address different questions related to pathogen persistence and coexistence. The first part of the thesis concentrates on the mechanisms responsible for multi-host-pathogen persistence. We investigate the role of different bat species and their biological traits on Lyssavirus persistence in a metapopulation system of caves. The second part focuses on how patterns of strain diversity are affected by vaccines that target a subset of strains, and how changes in strain diversity might affect disease incidence. These questions are investigated for Human Papillomavirus (HPV) and Streptococcus pneumoniae. Concerning HPV, we first explore the conditions for genotype replacement as a consequence of mass vaccination. And then, we re-examine the oncogenic potential of HPV types with respect to invasive cervical cancer performing meta-analyses of published data. Regarding the pneumococcus, we study how the 7-valent pneumococcal conjugate vaccine changed the trends of pneumococcal meningitis incidence in France, and how a concurrent and substantial reduction in antibiotic use modulated the phenomenon of serotype replacement.