Thèse soutenue

Évolution des pathogènes en réponse à l'hétérogénéité spatio-temporelle des traitements
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Auteur / Autrice : Alicia Walter
Direction : Sébastien Lion
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Ecologie et Biodiversité
Date : Soutenance le 22/11/2021
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Ophélie Ronce
Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Lion, Ophélie Ronce, Mike Boots, Pauline Ezanno, Samuel Alizon, Jean-Baptiste Ferdy
Rapporteurs / Rapporteuses : Mike Boots, Pauline Ezanno

Résumé

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Les parasites constituent une menace sévère pour les populations humaines, animales et végétales. Dans une perspective de gestion des maladies infectieuses, il est nécessaire de prédire l'évolution de certains traits critiques des parasites, comme la transmission et la virulence. Parmi les facteurs environnementaux qui peuvent affecter l'issue de l'évolution, l'utilisation de traitements prophylactiques, qui peuvent exercer des pressions de sélection fortes sur les pathogènes, doit être considérée. En outre, les variations spatio-temporelles dans la distribution des traitements, couplées à la mobilité accrue des parasites et des hôtes, sont des facteurs-clés à considérer dans l'épidémiologie évolutive des interactions hôte-parasite. Le but de cette thèse a été de développer une approche théorique pour étudier l'épidémiologie évolutive à court et long terme des interactions hôte-parasite structurées, en considérant différents types de traitements qui fluctuent dans le temps et l'espace. Cette approche théorique peut être appliquée à l'évolution des traits d'histoire de vie des pathogènes (comme la virulence dans les deux premières parties), ou à celle de traits de résistance (comme l'échappement aux vaccins dans la troisième partie).Dans une première partie, nous avons développé un modèle théorique d'une population d'hôte hétérogène, sous une distribution périodique de traitements. Grâce au cadre de la dynamique adaptative et au concept des valeurs reproductives, nous avons mis en évidence l'impact de la périodicité dans la distribution des traitements sur l'épidémiologie à court terme et sur l'évolution des traits d'histoire de vie des pathogènes à long terme. Nos résultats suggèrent qu'une utilisation périodique des traitements peut limiter à la fois la propagation de la maladie et l'évolution de la virulence, en fonction du type de traitement.Dans une seconde partie, nous avons développé un modèle spatial de metapopulation, avec deux sous populations caractérisées par des couvertures en traitements différentes, et connectées par la migration du pathogène. Dans cette partie nous avons étudié les effets de la migration et des différences de couvertures sur l'évolution de la virulence à long terme. Nous montrons que la structuration spatiale des populations d'hôtes ainsi que la pression de sélection exercée par les traitements sur les pathogènes peuvent mener à de la bistabilité ou à des points de branchements évolutifs, entrainant potentiellement la coexistence de souches de pathogènes différentes.Finalement, la troisième partie est une extension du précédent modèle de métapopulation, inspirée par les problèmes posés par la pandémie de Covid-19. Cependant, à l'inverse de la partie précédente, nous nous concentrons sur l'évolution des pathogènes à court-terme. En effet, nous avons étudié la vitesse d'émergence d'un mutant d'échappement au vaccin dans un modèle à deux populations connectées par la migration du pathogène. Ce modèle permet d'étudier plusieurs scénarios inspirés par la gestion de la pandémie. Par exemple, différentes stratégies de vaccination entre des pays connectés, ou l'impact des fermetures et ouvertures successives des frontières peuvent être explorées.Nos modèles se veulent généraux et les conclusions peuvent être adaptées à des interactions hôtes-pathogènes spécifiques. Ainsi, nos résultats ont des implications dans la gestion des épidémies en agriculture et en santé animale et publique.