L'effet de la structuration spatiale et de l'hétérogénéité environnementale sur les interactions hôte-parasite : une approche d'évolution expérimentale et d'épidémiologie

par Thibault Nidelet

Thèse de doctorat en Écologie

Sous la direction de Oliver Kaltz.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .

mots clés

• Résistance
• Dispersion
• Paramecium caudatum
• Holospora undulata
• Epidémiologie
• Coévolution
• Virulence

Résumé

La majorité des environnements est spatialement structurée et hétérogène. De plus les organismes n’évoluent pas seuls mais en interaction avec d’autres organismes : leur évolution influence l’évolution des autres organismes et inversement. C’est dans ce contexte que nous avons étudié, grâce aux approches d’épidémiologie et d’évolution expérimentale, les interactions hôte-parasite entre la paramécie, Paramecium caudatum, et son parasite bactérien Holospora undulata. Dans une première série d’expériences (Chapitre 3), nous avons exploré l’évolution en métapopulation et la migration. Nous avons tout d’abord montré que des patterns d’adaptation locale pouvaient émerger en absence de coût et ce quand la réponse directe à la sélection est supérieure à la réponse indirecte. Nous avons aussi montré qu’en fonction d’interactions génotype x génotype le parasite pouvait influencer les patterns de dispersion soit en l’augmentant soit en la diminuant. Ces deux résultats ont montré l’importance dans l’avenir d’étudier la coévolution en métapopulation en présence de migration naturelle, les patterns de migration pouvant être amenés à évoluer sous l’effet des interactions hôte-parasite. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’évolution de la virulence des parasites dans un milieu hétérogène pouvant modifier les traits d’histoire de vie des hôtes (Chapitre 4). Nous avons montré, en accord avec les prédictions théoriques, qu’une mortalité extrinsèque importante des hôtes sélectionnait les parasites les plus virulents et ce au temps de latence le plus court. Dans une autre expérience, nous avons favorisé, en modifiant les taux de croissance des hôtes, soit la transmission verticale soit la transmission horizontale. Les parasites où la transmission verticale a été favorisée ont évolué vers moins de virulence et plus d’efficacité dans la transmission verticale. Les parasites où la transmission horizontale a été favorisée ont produit plus de formes infectieuses dédiées à la transmission horizontale. Pourtant, de façon surprenante, ce sont les parasites du traitement favorisant la transmission verticale qui ont produit les formes infectieuses les plus efficaces. Dans nos protocoles expérimentaux, nous n’avons pas forcé l’un des modes de transmission et c’est cette plus grande liberté qui a permis de faire émerger cette corrélation positive entre les deux modes de transmission. Enfin, dans une dernière série d’expériences nous avons étudié l’effet de la température sur l’interaction hôte-parasite (Chapitre 5). Nous avons montré que chez certaines combinaisons génotypiques d’hôtes et de parasites, l’infection permettait de mieux supporter les hautes températures. Cependant cet avantage ne favorisait pas l’invasion des populations par le parasite. L’origine de cette protection serait plutôt un effet indirect de l’infection qui provoque chez l’hôte une réaction de stress ayant notamment pour effet de protéger des températures élevées. Les parasites eux-mêmes n’étant pas résistants aux hautes températures, ils peuvent donc être éliminés des hôtes infectés qui eux survivront grâce à la réponse au stress. L’ensemble de ces expériences montre l’impact important de l’environnement sur l’évolution de l’interaction hôte parasite. Il souligne l’intérêt d’étudier la coévolution en métapopulation hétérogène avec migration naturelle.

Titre traduit

Effects of spatial structure and environmental heterogeneity on host-parasite interactions : an experimental evolution and epidemiology approach

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