Communautés de parasites, immunité et succès d'invasion des rongeurs commensaux : le cas de la souris domestique du rat noir au Sénégal

Parasite communities, immunity and invasion success of commensal rodents : the case of black rat and house mouse in Senegal.

• Auteur / Autrice : Christophe Diagne
• Direction : Carine Brouat, Mbacké Sembene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie/Parasitologie
• Date : Soutenance le 11/12/2015
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Biologie pour la Gestion des Populations - UMR CBGP (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carine Brouat, Mbacké Sembene, Herwig Leirs, Bruno Faivre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Herwig Leirs, Bruno Faivre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parasites

Rongeurs

Réponse immunitaire

Bactéries pathogènes

Helminthiase

Zoonoses

Rat noir

Souris

Sénégal

Animaux envahissants

Mots clés libres

Invasion biologique

Mus musculus domesticus

Rattus rattus

Helminthes gastro-Intestinaux

Bactéries zoonotiques

Investissement immunitaire

Biological invasion

Mus musculus domesticus

Rattus rattus

Gastrointestinal helminths

Zoonotic bacteria

Immune investment

Résumé

Les invasions biologiques sont de plus en plus fréquentes, avec des conséquences importantes sur la biodiversité et la santé humaine. Étudier les mécanismes qui les expliquent permet simultanément (i) d’envisager des stratégies efficaces de contrôle et de prévention et (ii) d’étudier divers processus écologiques et évolutifs sur des échelles de temps contemporaines. Plusieurs hypothèses basées sur le parasitisme et l’immunité des hôtes sont proposées pour expliquer le succès des espèces envahissantes. Ainsi, au cours de l’invasion, les hôtes exotiques (1) perdraient leurs parasites naturels (Enemy Release, ER), (2) transfèreraient leurs parasites exotiques aux hôtes natifs (Spill-Over, SO) et/ou (3) amplifieraient les cycles des parasites natifs au sein des hôtes locaux (Spill-Back, SB). En relation avec ces changements dans les interactions hôtes-parasites, l’hypothèse EICA (Evolution of Increased Competitive Ability) prédit une modulation des ressources de l’hôte envahissant via un investissement moins important dans les réponses immunitaires coûteuses (inflammation) au profit de réponses immunitaires beaucoup moins coûteuses (réponses médiées par les anticorps) et de capacités de reproduction et de dispersion des populations sur le front d’invasion. Le but de ma thèse est de tester ces prédictions dans le cadre de deux invasions actuellement en cours au Sénégal : celles du rat noir Rattus rattus et de la souris domestique Mus musculus domesticus, deux espèces envahissantes majeures tant par leurs impacts (économique, sanitaire, écologique) que par leur distribution quasiment mondiale. Mes travaux se basent sur un dispositif d’échantillonnage en populations naturelles et sur le développement d’approches comparatives le long d’un gradient d’invasion pour chacune des deux espèces exotiques. Les patrons de structure (prévalence, abondance, richesse) de deux communautés de parasites (helminthes gastro-intestinaux, bactéries pathogènes) et les profils immunitaires (réponses médiées par les anticorps naturels, inflammation) des rongeurs commensaux exotiques (M. m. domesticus, R. rattus) et/ou natifs (Mastomys spp.) ont été comparés pour des localités situées dans des régions anciennement envahies (depuis plus de 100 ans), récemment envahies (depuis moins de 30 an : front d’invasion), et non envahies. Mes résultats montrent des variations dans la structure des communautés de parasites et les réponses immunitaires des hôtes natifs et exotiques. Les tendances observées, aussi bien pour les communautés de parasites que pour les composantes immunitaires étudiées le long des deux routes d’invasion, attestent de patrons globalement plus complexes qu’attendu sous les hypothèses de départ, suggérant l’existence de relations complexes entre caractéristiques des communautés d’hôtes et de parasites, investissement immunitaire, conditions environnementales et invasions biologiques. Des approches expérimentales doivent être envisagées afin de déterminer les conséquences et les mécanismes sous-jacents aux différents phénomènes observés.

Biological invasions are increasingly phenomenon worldwide having deleterious impacts on biodiversity and human health. Studying the mechanisms explaining them allows both (i) to define efficient strategies for controlling and preventing invaders and (ii) to study ecological and evolutionary processes at contemporary scales. Some major hypotheses rely on parasitism and host immunity to explain invasion success. Thus, exotic host populations (1) may benefit of an " Enemy Release " (ER) through impoverishment of their original parasite communities, and may affect native hosts by (2) transferring exotic parasites (Spill-Over, SO) and/or (3) by increasing transmission risk of native parasites (Spill-Back, SB). In turn, according to the refined “Evolution of Increased Competitive Ability” (EICA) theory, invasive populations should experience immune trade-offs by favouring less expensive antibody-mediated responses over costly inflammation, to increase their competitive ability (dispersion, reproduction). The aim of my thesis is to test these predictions along the invasion routes of two commensal exotic species in Senegal, the domestic mouse (Mus musculus domesticus) and the black rat (Rattus rattus). These rodent species are considered to be major invasive species worldwide inducing high economic, sanitary and ecological damages. My research is based on comparative analyses along one invasion route for each invasive species. We focused on gastrointestinal helminths and pathogenic bacteria as parasite communities, and inflammation and natural antibody-mediated responses as immune estimates. Comparisons were performed for invasive and/or native (Mastomys spp.) rodents between localities of long-established invasion (100-200 years ago), recent invasion (10-30 years ago; invasion front), and non-invaded localities. My findings showed variations along both invasion routes in parasite community structure and immune patterns, but in a more complex way than expected under the initial predictions. The heterogeneity of changes observed highlights the existence of particular relations between host and parasite traits, host immune investment, environmental conditions and biological invasions. Further experimental works are needed to assess the consequences and mechanisms underlying the changes observed along both invasion routes.