Les acides nucléiques environnementaux (ANe) comme outil efficace pour étudier les dynamiques hôte-pathogène en milieu naturel

Environmental nucleic acids (eNA) as an effective tool for studying host-pathogen dynamics in nature

• Auteur / Autrice : Chiara Mercier larribe
• Direction : Olivier Rey, Géraldine Loot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions Hôtes-Pathogènes Environnements
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MIA - Micro-evolution of Interactions in the Anthropocene

Mots clés

Mots clés libres

Pathogènes

ADN environnemental

ARN environnemental

Dynamique spatio-temporelle

Environmental DNA

Pathogens

Environmental RNA

Spatio-temporal dynamics

Résumé

La détection des agents pathogènes en circulation dans les eaux douces est essentielle pour mieux prévoir les épidémies potentielles, bien que cela reste très difficile. Ce projet de doctorat vise à améliorer la quantification et la détection des agents pathogènes associés aux écosystèmes d'eau douce en utilisant des approches basées sur les acides nucléiques environnementaux (c'est-à-dire les acides nucléiques environnementaux, y compris les ADN et les ARN), afin d'améliorer les outils de surveillance et les connaissances fondamentales associées à la circulation des agents pathogènes. Les agents pathogènes sont extrêmement difficiles à étudier dans des conditions naturelles, car ils sont souvent microscopiques, difficiles à identifier et souvent très dilués dans l'environnement. Les approches basées sur l'échantillonnage de l'ADN environnemental ont largement amélioré notre capacité à tracer les pathogènes dans la nature. Toutefois, des études récentes révèlent que 1) la quantité d'ADN de pathogène trouvée dans une zone donnée correspond souvent mal aux charges de pathogènes trouvées dans les hôtes et 2) les stades infectieux des pathogènes vivant en liberté sont souvent très dynamiques dans l'espace et dans le temps. Ces deux contraintes limitent actuellement l'utilisation de l'ADNe pour la mise en place de programmes de surveillance adéquats et, empêchent de prévoir les émergences futures, car il est encore complexe d'identifier les facteurs locaux qui favorisent les cycles des pathogènes. Plusieurs lacunes doivent être comblées avant de faire de l'ADNe un outil opérationnel pour le suivi de la dynamique hôte-pathogène dans la nature. Ainsi, ce projet de thèse tend à combler ces lacunes en proposant des optimisations méthodologiques et en complétant les données ADNe par des données ARNe. Le projet se concentrera sur deux systèmes hôte-pathogène en eau douce : 1. Un myxozoaire pathogène émergent responsable du déclin des salmonidés en Europe (Tetracapsuloides bryosalmonae) qui alterne entre le poisson comme hôte intermédiaire (par exemple, Salmo trutta) et un bryozoaire comme hôte définitif ; Le groupe des trématodes et plus spécifiquement Schistosoma mansoni, agent de la bilharziose chez l'humain, présentant un cycle de vie complexe utilisant successivement les humains comme hôte définitif et un escargot aquatique comme hôte intermédiaire.

Detecting pathogens circulating in freshwater is essential for better predicting potential epidemics, although this remains very difficult. This PhD project aims to improve the quantification and detection of pathogens associated with freshwater ecosystems using approaches based on environmental nucleic acids (i.e. environmental nucleic acids, including DNA and RNA), in order to improve surveillance tools and fundamental knowledge associated with pathogen circulation. Pathogens are extremely difficult to study in natural conditions because they are often microscopic, difficult to identify, and often highly diluted in the environment. Approaches based on environmental DNA sampling have greatly improved our ability to track pathogens in nature. However, recent studies reveal that 1) the amount of pathogen DNA found in a given area often does not correspond well to the pathogen loads found in hosts, and 2) the infectious stages of pathogens living in the wild are often highly dynamic in space and time. These two constraints currently limit the use of eDNA for the implementation of adequate surveillance programmes and prevent the prediction of future outbreaks, as it is still complex to identify the local factors that favour pathogen cycles. Several gaps need to be filled before DNA can be used as an operational tool for monitoring host-pathogen dynamics in nature. This thesis project aims to fill these gaps by proposing methodological optimisations and supplementing DNA data with RNA data. The project will focus on two freshwater host-pathogen systems: 1. An emerging pathogenic myxozoan responsible for the decline of salmonids in Europe (Tetracapsuloides bryosalmonae), which alternates between fish as an intermediate host (e.g., Salmo trutta) and a bryozoan as a definitive host; The trematode group, and more specifically Schistosoma mansoni, the agent of bilharzia in humans, which has a complex life cycle using humans as the definitive host and an aquatic snail as the intermediate host.