Reconstruction d'arbres de transmission de la tuberculose bovine dans un système multi-hôtes en France : intégration de données génomiques et épidémiologiques

par Hélène Duault

Projet de thèse en Santé publique - épidémiologie

Sous la direction de Benoit Durand.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Santé Publique , en partenariat avec Epidémiologie des zoonoses virales, bactériennes et parasitaires (laboratoire) et de Faculté de médecine (référent) depuis le 01-10-2020 .


  • Résumé

    La tuberculose bovine est une maladie touchant les bovins et différentes espèces de la faune sauvage. La France est officiellement indemne de tuberculose bovine depuis 2001, ce qui facilite ses échanges commerciaux de bovins vivants avec les pays tiers. Ce statut est cependant menacé par l'augmentation régulière de la prévalence observée depuis 2004, malgré les mesures strictes mises en œuvre pour assainir les foyers. Cette augmentation de l'incidence s'explique à la fois par la difficulté de mise en œuvre des mesures de dépistage et de contrôle, et par la constitution de systèmes épidémiologiques combinant populations domestiques (bovins) et sauvages de composition hétérogène. Il est donc nécessaire de mieux comprendre la transmission de M. bovis le rôle des différentes espèces et des relations entre espèces pour améliorer la prévention et le contrôle de la maladie. La notion d'arbre de transmission, permet de répondre à la question « qui a transmis à qui, et quand ? ». Cette approche combine des informations épidémiologiques avec des données de séquençage du génome du pathogène et permet la reconstruction d'arbres de transmission au niveau individuel. Ces méthodes ont été développées dans le cadre de maladies virales humaines. Il est nécessaire d'y apporter des adaptations pour les appliquer à un système multi-hôte. Ces adaptations résultent de la nature différente des unités épidémiologiques pertinentes (groupes vs. individus) et du niveau d'exhaustivité hétérogène des collections de séquences disponibles selon le compartiment (faune domestique vs. faune sauvage) et dans le temps. Un premier axe de travail visera à répertorier les méthodes existantes de reconstruction d'arbres de transmission afin de déterminer quelles méthodes peuvent être adaptées à un contexte multi-hôte. Un second axe de travail visera à évaluer la puissance et la robustesse de ces méthodes dans le contexte d'un système épidémiologique multi-hôtes, pour la prédiction des événements de transmission au sein d'une même espèce et entre espèces différentes. Un outil de simulation sera mis au point pour tester différents scenarios avec des taux de sondage variant selon les espèces, le temps et/ou l'espace. Les données simulées avec cet outil seront utilisées pour évaluer et comparer les différentes méthodes de reconstruction d'arbres de transmission. On s'intéressera particulièrement aux variations de la qualité des conclusions inférées en fonction de la qualité des données. Le troisième axe utilisera les conclusions du second pour appliquer les méthodes de reconstruction d'arbres de transmission dans des contextes épidémiologiques contrastés de circulation de M. bovis. Trois cas réels seront étudiés représentant des contextes différents en termes d'espèces concernées, de circulation des animaux ainsi que de situation épidémiologique.

  • Titre traduit

    Transmission tree reconstruction for bovine tuberculosis in a multi-hosts system in France: combining genome and epidemiological data


  • Résumé

    Bovine tuberculosis (bTB) is primarily a disease of cattle but can also affects wildlife. France is officially bTB-free since 2001, which facilitate live cattle trading with other countries. However, this status is endangered by the steady increase of prevalence observed since 2004, despite the strict control measures applied in infected farms. This prevalence increase can be explained by the difficulty to apply surveillance and control measures and by the epidemiological system that includes cattle and heterogeneous wildlife populations. It is therefore crucial to better understand the different species role and interactions in Mycobacterium bovis transmission. For this purpose, we propose to use transmission tree reconstruction approach which allows to answer the question “who infected whom, and when?”. This approach combines epidemiological and pathogen's genome sequences data to reconstruct the transmission chains at the individual level. Initially developed for viral human diseases, transmission tree reconstruction approach must be adapted to incorporate multi-host system specificities. These adaptations relate to the different epidemiological units (group vs. individual) and to the completeness of genomic sample collections for the different species (cattle vs. wildlife), in different regions and time. The first project action will aim at reviewing the different existing transmission tree reconstruction approaches. This review will identify the best-suited methods to include multi-host system characteristics. The second action will assess the power and robustness of modified approaches in a multi-host system, where within-species and between-species transmission events are predicted. A simulation tool will first be developed to test different scenarios with sampling rates varying across species, time and/or space. The data simulated with this tool will then be used to assess and compare the different transmission tree reconstruction methods. The relationship between inference quality and data quality will be more specifically inspected. The third action will apply the transmission tree reconstruction methods in contrasted epidemiological context as observed for bTB, using the conclusion of the second action. Three cases will be studied representing different situations in terms of infected species, wildlife and cattle movements and epidemic timing.