Evolution de la virulence des parasites : apport des modèles emboîtés

par Samuel Alizon

Thèse de doctorat en Écologie

Sous la direction de Minus van Baalen.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .

mots clés

• Pathogènes, virulence
• Modèles emboîtés
• Système immunitaire
• Compromis évolutif
• Dynamiques adaptatives

Résumé

Cette thèse aborde la question de l'évolution de la virulence des pathogènes grâce à une approche théorique basée sur des modèles intra-hôtes intégrés dans une dimension épidémiologique. De tels modèles emboîtés permettent de prendre en compte explicitiment le système immunitaire. On suppose souvent qu'un parasite ne peut augmenter sa transmission sans nuire davantage à son hôte. Ici, nous étudions à quelles conditions un compromis évolutif peut émerger. En appliquant cette approche aux parasites à vecteur, nous montrons comment les aspects spécifiques du parasite et de son interaction avec l'hôte affectent le compromis. Finalement, nous étudions les conséquences des infections multiples sur l'évolution de la virulence. Nos résultats ont des implications sanitaires car ils prédisent l'effet potentiel de traitements anti-parasites sur l'évolution de la virulence. Prendre en compte ces effets permettrait d'éviter une « course aux armements » entre hôtes et parasites.

Titre traduit

Parasite virulence evolution : insights from embedded models

Résumé

Parasite evolution is a major public health issue. The aim of this thesis is to understand micro-parasite virulence evolution through a theoretical approach based on within-host models linked to an epidemiological framework (also called embedded models). The host’s immune response exerts a major selection pressure on parasite virulence. In parasitology, most within-host models incorporate the immune system as a dynamical system, but in these models, the outcome of the infection generally is an a priori assumption. Nevertheless, these models offer new perspectives to study virulence evolution. Most studies assume that a parasite cannot increase its transmission rate without causing more harm to its host. However, the existence of such a trade-off relationship between transmission and virulence has been challenged. Using an embedded model, we study how a trade-off can emerge and what its characteristics are. Applying this framework to the case of vector-borne parasites, we work out how specific aspects of the parasites and interaction with its host affect the trade-off. Finally, we investigate the consequences of multiple infections on virulence evolution. The results of our study have public health implications as our models allow to predict possible consequences of anti-parasite treatments on virulence evolution. We suggest it would be reasonable to take these effects into account when elaborating public health policies to avoid an “arms race” between hosts and parasites.