Structure génétique des populations et hybridation des parasites responsables de la schistosomiase urogénitale chez les écoliers du primaire au Nigeria

Population genetic structure and hybridization of urogenital schistosomiasis among primary school-age pupils in Nigeria

• Auteur / Autrice : Amos Onyekwere
• Direction : Jérôme Boissier, Olivier Rey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 21/04/2022
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interactions Hôtes-Pathogènes-Environnements (Perpignan)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Verneau, Hélène Moné
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carine Brouat, Sylvie Hurtrez-Boussès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Schistosoma mansoni

Schistosoma haematobium

Hybridation

Écoliers

Nigeria

Schistosomose

Mots clés libres

Structure

Génétique des populations

Hybridation

Schistosomiase urogénitale

Ecolier du primaire

Nigéria

Structure

Population genetic

Hybridization

Urogenital schistosomiasis

Primary school

Nigeria

Résumé

La schistosomiase est une maladie chronique d'homme et du bétail. Elle est l'une des maladies tropicales négligées selon l'OMS et occupe la seconde place après le paludisme en termes de morbidité. Jusqu'à présent, la principale mesure de contrôle et de traitement a été l'administration massive de médicaments à base de praziquantel. Le Nigeria est l'un des pays les plus touchés par la schistosomiase urinaire et intestinale et représente près de 14% de la population mondiale atteinte par cette maladie. Schistosoma haematobium et S. mansoni sont endémiques au Nigeria, mais ce dernier est moins répandu. S.bovis, un parasite infectant les animaux a également été identifié dans certaines parties du pays. Il existe de plus en plus de preuves de l'hybridation naturelle entre les schistosomes, probablement en raison de l'augmentation des changements environnementaux. Selon la lignée évolutive de l'espèce, les interactions sexuelles inter-espèces chez les schistosomes conduisent soit à l'introgression, soit à la parthénogenèse. Des hybrides S. haematobium x S. bovis ont été signalées chez l'homme dans plusieurs pays d'Afrique de l'Ouest voisins du Nigeria, en plus de la structure génétique des populations du parasite, mais une telle étude n'a été mise en évidence au Nigeria. Cette thèse a été conçue pour intégrer les outils moléculaires à l'approche expérimentale afin d'élucider la dynamique de transmission du parasite à travers : i. une étude d'enquête qui fournira des données adéquates et nouvelles d'une couverture géographique plus large dans le sud du Nigéria, ii. L’étude de la structure de la population et de la diversité génétique du parasite, iii. L’étude des interactions d'accouplement entre S. mansoni et S. bovis. L'étude des interactions d'accouplement entre S. mansoni x S. bovis et la compatibilité des hybrides F1 avec les hôtes intermédiaires parentaux que sont les escargots. L'enquête parasitologique a été réalisée sur 5 514 écoliers primaire situés dans 12 sites situés au sud du Nigeria. Les résultats ont montré une prévalence globale de 7,1% qui variait de 4,6% (est) à 15,9% (ouest). Les facteurs de risque significatifs associés à l'infection sont, entre autres, le contact fréquent avec des points d'eau douce infestés par des cercaires. Le génotypage moléculaire utilisant à la fois le gène Cox1 et les marqueurs microsatellites a été effectué sur 1 364 parasites récupérés au cours de l'enquête. Sur les 1 364 miracidies, 1 212 (89%) et 152 (11%) présentaient respectivement un profil Cox1 de S. bovis et un profil Cox1 de S. haematobium. Tous les sites étudiés, à l'exception des sites 3 et 4, présentaient 100 % des haplotypes Cox1 de S. bovis. Cette étude apporte la preuve que les hybrides S. haematobium x S. bovis sont fréquents au Nigeria. Nous préconisons une priorité de recherche chez les animaux domestiques et sauvages pour étudier le rôle de la transmission zoonotique. Les analyses génétiques des populations ont également montré deux clusters principaux à l'ouest et à l'est du pays. Enfin, j'ai réalisé des expériences pour étudier la capacité d'accouplement des mâles de S. mansoni avec les femelles de S. bovis et vice versa. Le résultat a montré que les deux espèces de parasites peuvent se croiser et produire une progéniture viable chez des souris infectées expérimentalement. Les préférences de partenaire existent pour S. mansoni, mais pas pour S. bovis. La progéniture F1 ne peut infecter que l'escargot correspondant à l'espèce mère : le croisement F1 S. bovis femelle x S. mansoni mâle ne peut infecter que l'escargot Bulinus truncatus alors que le croisement F1 S. bovis mâle x S. mansoni femelle ne peut infecter que l'escargot Biomphalaria glabrata. La perte de compatibilité s'explique par le fait que la progéniture est produite de manière parthénogénétique.

Schistosomiasis is a chronic disease affecting both humans’ and livestock. According to WHO, it is one of the neglected tropical diseases and ranks second only to malaria in terms of morbidity. The cornerstone of control and treatment to date has been mass drug administration (MDA) of praziquante. The majority of endemic countries still do not have the minimum benchmark coverage of 75% recommended by the WHO. Nigeria is one of the most impacted country by both urinary and intestinal chistosomiasis and accounts for almost 14% of the disease worldwide. Schistosoma haematobium and S. mansoni have been reported to be endemic in Nigeria, but the latter is less prevalent with less geographical coverage. S. bovis, an animal infecting parasite has also been identified in some part of the country. There is increasing evidence for natural hybridization between schistosomes possibly due to increased environmental changes. Depending on the evolutionary lineage of the species, the interspecies sexual interactions in schistosomes will lead to either introgression or parthenogenesis. S. haematobium x S. bovis hybrids have been reported in humans in several of Nigeria’s neighboring West African countries in addition to the population genetic structure of the parasite, but such study has not been evidenced in Nigeria. This thesis was designed to integrate molecular tools with experimental approach to elucidate the transmission dynamics of the parasite through: i. a survey study that will provide adequate and new data of wider geographical coverage in south Nigeria, ii. Investigating the population structure and genetic diversity of the parasite, iii. Studying the mating interactions between S. mansoni x S. bovis and compatibility of F1 hybrids with the parental snail intermediate hosts. The parasitological survey was done on 5,514 primary school-age pupils in 12 sites in the south of Nigeria. I have shown an overall prevalence of 7.1% which ranged from 4.6% (east) to 15.9% (west) Nigeria. The significant risk factors associated with the infection are frequent contact with freshwater bodies infested cercariae among others. Molecular genotyping using both Cox1 gene and microsatellite markers was done on 1,364 parasites recovered during the survey. Of the 1,364 miracidia, 1,212 (89%) and 152 (11%) showed a S. bovis Cox1 profile and S. haematobium Cox1 profile respectively. All the study sites except sites 3 and 4 showed 100% of S. bovis Cox1 haplotypes. This study provide evidence that S. haematobium x S. bovis hybrids are common in Nigeria. We advocate research priority in domestic and wild animals to study the role of zoonotic transmission. The population genetic analyses also showed two main clusters on the west and east part of the country. Finally, I used experiments for mating interactions of S. mansoni males’ x S. bovis females and vice versa. The result showed that the two parasite species can cross and produce viable progeny in experimentally infected mice. Mate preferences exist for S. mansoni but not for S. bovis. The F1 progeny can only infect the snail corresponding to the mother species: female S. bovis x male S. mansoni F1 cross can only infect Bulinus truncatus snail while male S. bovis x female S. mansoni F1 cross can only infect Biomphalaria glabrata snail. The loss of compatibility is explained by the fact that the progeny is parthenogenetically produced.