Academic literature on the topic 'Relations hôte-parasite – Modèles mathématiques'

Les méthodes d’agrégation des variables permettent d’étudier et d’analyser des modèles complexes de dynamique des populations en introduisant des modèles simplifiés qui prennent en compte un nombre réduit de variables. Nous utilisons d’abord ces méthodes pour analyser des modèles spatialisés hôtes-parasitoïdes sur des patchs. Ces modèles sont constitués d’une phase d’interactions locales et d’une phase de déplacement composée de k déplacements élémentaires sur les patchs voisins. Nous étudions l’influence de k sur la dynamique globale du système et sur sa persistance. Nous développons ensuite un modèle de virus en environnement marin pour étudier le « paradoxe du plancton » : dans le cas du plancton, le principe d’exclusion compétitive n’est pas vérifié. L’étude de ce système montre que la présence de virus favorise la coexistence de deux espèces différentes de bactéries en compétition pour une même ressource
Aggregation of variables methods allow reducing complexity of models in population dynamics by building simplified models governing fewer variables. We first use those methods to study spatial host-parasitoids models on patches. Those models are composed of a local interaction submodel and a dispersal submodel. Dispersal consists in k events of elementary dispersal on the nearest neighbours. We study the influence of parameter k on global dynamics and persistence of the system. We then develop a model of a virus in a marine environment to study the “plankton paradox”: plankton dynamics violate the principle of competitive exclusion. The study of our system shows that the presence of a virus enables the coexistence of two different species of bacteria

L'hétérogénéité est omniprésente dans la nature. Parmi les différentes formes qu'elle peut prendre, beaucoup influencent le fonctionnement des systèmes biologiques, notamment leur dynamique. Toutefois, cette influence reste à préciser dans de nombreux cas. Par une approche théorique cette thèse contribue à une meilleure compréhension des effets de l'hétérogénéité au sein des populations et de l'hétérogénéité spatiale de l'environnement, dans les systèmes hôtes-parasitoi͏̈des. Grâce à des modèles structurés en classes d'âge, les conséquences d'une reproduction des hôtes parasités adultes et les différentes formes de compétition intraspécifique, sur la dynamique des systèmes hôtes-parasitoi͏̈des ont pu être appréhendées. Les résultats suggèrent que la reproduction des hôtes parasités peut provoquer une explosion démographique si elle est trop forte, mais qu'elle constitue un facteur de stabilité si elle est modérée. La compétition intraspécifique chez l'hôte est également susceptible d'influencer la dynamique des systèmes. Cette influence semble dépendre du type de compétition et des capacités compétitives relatives saines et parasitées. Le problème du rôle de l'hétérogénéité spatiale a été élaborée dans une seconde partie de la thèse à travers l'étude des règles de décision de départ des patchs avec un double objectif : i) mieux comprendre, à partir d'une réflexion basée sur les concepts basée sur les concepts évolutifs, la diversité des mécanismes impliqués dans ces règles ; ii) préciser les conséquences populationnelles de l'utilisation de ces règles. Grâce à l'intégration de règles fondées sur des mécanismes proximaux dans un modèle individu-centré, nous montrons que la meilleure façon d'employer l'information dépend des conditions environnementales et que des règles de décision relativement complexes ne conduisent pas vers une répartition spatiale optimale des parasitoi͏̈des, telle qu'elle est décrite par les modèles généraux basés sur les causes ultimes.

En opposition avec la vision classique selon laquelle les anticorps maternels sont immunosuppesseurs, Zinkernagel (2001) a proposé qu’ils ne bloquent pas les infections mais servent uniquement à les atténuer, activant ainsi le système immunitaire de l’hôte à moindre coût. Je me suis appuyé sur le système lapin-myxomatose pour, à l’aide de modèles mathématiques, formaliser l’atténuation des maladies par les anticorps maternels, en comprendre les causes évolutives et les conséquences épidémiologiques. En effet, dans un tel système, les jeunes se trouvent face à deux situations. D’un côté, ils peuvent s’infecter tôt, développer une maladie atténuée et ainsi s’immuniser contre une éventuelle réinfection. De l’autre, ils peuvent grandir sans jamais être infectés, mais ils deviennent alors sensibles à la forme la plus sévère de la maladie. Un fort niveau de circulation du pathogène peut donc en réduire l’impact en permettant aux jeunes de s’immuniser à faible coût

De nombreuses espèces de dinoflagellés autotrophiques peuvent être parasitées par de multiples parasitoïdes eucaryotes. Ces parasitoïdes ont un cycle de vie particulier qui abouti à la mort de l’hôte et à la libération de plusieurs centaines de zoospores capables d’infecter un nouvel hôte. Plusieurs études ont démontré leur fort potentiel pour contrôler les populations hôtes en quelques jours ainsi que leur très grande diversité et suggère une dynamique d’infection très complexe dans ce type de milieu. L’objectif de cette thèse consiste à appréhender cette dynamique d’infection parasitoïdes-dinoflagellés dans un estuaire fortement mélangé ainsi qu’une meilleure compréhension des différentes interactions ayant lieu au sein de ce système. Afin de répondre à cette problématique, nous avons utilisé l’approche de la modélisation IBM. Cette approche a notamment permis de montrer que le processus de désenkystement des hôtes, utilisé par les parasites pour passer l’hiver, permet d’expliquer la persistance du système. Elle a également permis de montrer l’influence que peuvent avoir différents types de parasitoïdes sur la dynamique d’infection et la succession des espèces de dinoflagellés, avec une diversité accrue de la population hôte en présence de spécialistes et diminué avec les généralistes. Une amélioration de l’estimation du paramètre utilisé pour calculer le taux de rencontre entre les hôtes et les parasites avec des méthodes expérimentales puis numériques a aussi été tentée. Les résultats ont démontré une modification non négligeable de ce paramètre en fonction des comportements ainsi que le besoin de les prendre en compte pour une meilleure paramétrisation
Many species of autotrophic dinoflagellates can be parasitized by multiple eukaryotic parasitoids. These parasitoids have a specific life cycle resulting in the death of the host and the release of hundreds of zoospores that can infect a new host. Several studies have demonstrated their potential to control the host population in a few days as well as their great diversity and suggests a very complex dynamics of infection in this kind of environment. The objective of this thesis is to understand the parasitoid-dinoflagellates infection dynamics in a highly mixed estuary and a better understanding of the different interactions taking place within this system. To address this problem, we used the modeling approach (IBM). This approach has enabled to show that the hosts excystment process, also used by the parasites to survive the winter, helps to explain the persistence of the system. It has also demonstrated the potential influence of different types of parasitoid on the dynamics infection and succession of dinoflagellates species, with increased diversity of the host population in the presence of specialists and decreased with generalists. The estimation improvement of the parameter used to calculate the rate of encounter between hosts and parasites with experimental and numerical methods was also attempted. The results showed a significant change in this parameter depending on behavior and the need to take it into account for a better parameterization

Notre étude porte sur l'analyse mathématique de certains systèmes hôtes-parasites et se décompose en trois parties. La première partie se compose des chapitres 3, 4, 5 et 6. Dans le chapitre 3, nous étudions un modèle en dynamique de population. On utilise le cadre des équations paraboliques linéaires avec des données L1 et des conditions aux limites de types Dirichlet ou flux nul. Nous regardons dans le chapitre 4 un modèle logistique de la dynamique des populations des non-linéarités apparaîssent dans les termes de mortalité qui sont densitédépendants. On utilise ici le cadre des équations paraboliques non-linéaires avec des données L1 et des conditions aux limites de types flux nul. Les résultats de ces deux chapitres sont classiques. Nous étudions dans le chapitre 5, le modèle VLF (Virus de la Leucémie Féline). On utilise le cadre des équations paraboliques avec des données L1. On met en évidence les améliorations possibles pour le cas des non-linéarités, généralisant le cas logistique quadratique, et pour le cas de dimension 1 d'espace. Nous étudions dans le chapitre 6, le modèle VIF (Virus d'Immunodéficience Féline). Le modèle (VIF) est à diffusion non-linéaire avec des conditions aux limites de type mixte. La deuxième partie est constitué du chapitre 7, on étudie un modèle m-proies et n-prédateurs. L'hypothèse de base est de type "food pyramid condition", qui modélise la compétition entre n prédateurs. La troisième partie de cette thèse est constituée du chapitre 8, on décrit un système 2 hôtes-1 virus : nous présentons l'étude de la transmission interespèces d'un virus. Dans un premier temps, on décrit le modèle 2 hôtes-1 virus, ensuite on étudie les dynamiques possibles, les états stationnaires et la stabilité, dans le cas du virus de la rage et du VIF.

Ce document est dédié à la modélisation dynamique des interactions hôtes-parasites. Il porte sur deux modèles biologiques très différents, mais étudiés à l’aide de modèles épidémiologiques standards construits à partir de systèmes dynamiques à compartiments. La première contribution est l’implémentation d’un modèle ‘micro-parasites’ pour étudier la transmission du parasite protozoaire Trypanosoma cruzi, agent étiologique de la trypanosomiase américaine (ou ‘maladie de Chagas’), au sein d’une communauté d’hôtes synanthropiques et domestiques. L’analyse du modèle mathématique montre pour la première fois dans ce système biologique un effet de dilution associé aux hôtes aviaires, ainsi que la possibilité de réduire la transmission à l’homme par modification de la composition de la communauté d’hôtes domestiques. La seconde contribution porte sur la dynamique des ‘parasites génomiques’ que sont les éléments transposables. En utilisant les analogies entre concepts de génomique et d’écologie proposées par l’approche d’ « Écologie du génome », il a été possible d’adapter des modèles développés pour les ‘macro-parasites’ à la dynamique d’éléments transposables de classe 1, les retro-transposons. L’analyse de cesmodèles permet de formuler des hypothèses sur l’importance relative de la démographie des hôtes, de la distribution du nombre de copies entre les individus et des mécanismes moléculaires de silencing de ces éléments, sur leurpersistance au sein de population d’hôtes se reproduisant de façon asexuée
This document is dedicated to the dynamic modeling of host-parasite interactions. It is about two distant biological models, who are studied using standard epidemiological models built from dynamic compartmental models. The first contribution is the implementation of a 'micro-parasites' model to study the transmission of the protozoan parasite Trypanosoma cruzi, the etiological agent of American trypanosomiasis (or 'Chagas' disease), within a host community of synanthropic and domestic animals. The analysis of the mathematical model shows for the first time in this biological system a dilution effect associated with avian hosts, as well as the possibility of reducing the transmission to humans by modifying the composition of the domestic host communities. The second contribution deals with the dynamics of the "genomic parasites" that are the transposable elements. Using the analogies between genomics and ecology concepts proposed by the "Genome Ecology" approach, it was possible to adapt models developed for 'macro-parasites' to the dynamics of transposable elements of class 1, retro-transposons. The analysis of these models makes it possible toformulate hypotheses on the relative importance of the host demography, the distribution of the number of copies between individuals and the molecular mechanisms of silencing of these elements, on their persistence within the population of hosts reproducing asexually

Le monde du vivant est caractérisé par une très grande diversité d’interactions biologiques qui diffèrent notamment par les bénéfices conférés aux différents protagonistes. Elles s’inscrivent ainsi dans un continuum d’effets phénotypiques allant du parasitisme au mutualisme. Le système immunitaire des organismes hôtes constitue un élément central de l’établissement et de l’évolution des associations entre organismes, notamment lorsque l’un des protagonistes vit à l’intérieur de l’autre (endoparasites et endosymbiotes). Mes travaux de thèse se sont articulés autour de l’étude des interactions immunitaires hôtes-parasitoïdes et hôtes-parasitoïtes-symbiotes chez deux espèces hôtes « modèles » : Drosophila melanogaster et le puceron du pois (Acyrthosiphon pisum. Ces espèces diffèrent par leur position phylogénétique, leur mode de reproduction et de développement et par l’état d’avancement des connaissances des acteurs moléculaires et cellulaires impliqués dans l’immunité. Les parasitoïdes sont des insectes dont les stades larvaires sont parasitaires d’un hôte qui mourra à l’issue de l’interaction. Dans le cas des endoparasitoïdes, les œufs sont pondus à l’intérieur du corps de l’hôte et le succès parasitaire dépend de la capacité du parasite à réguler les défenses immunitaires de l’hôte, généralement via l’injection du venin. Le système D. Melanogaster – L. Boulardi est des modèles hôte parasitoïde dont la résistance de l’hôte et la virulence du parasitoïde ont été les mieux caractérisés au niveau des facteurs impliqués. Certaines souches de ce parasitoïde sont extrêmement virulentes contre D. Melanogaster tandis que d’autres sont incapables de se développer sur cet hôte. Dans ce contexte, nous avons recherché l’origine du polymorphisme de virulence de L. Boulardi et montré qu’il est associé à des variations d’expression d’un facteur immunosuppresseur majeur du venin, une protéine RacGAP induisant une déformation des cellules immunitaires de D. Melanogaster. Le puceron A. Pisum vit en association obligatoire avec la bactérie Buchnera aphidicola et peut abriter différents symbiotes bactériens facultatifs. Certains peuvent conférer des traits phénotypiques remarquables à l’hôte tels que la spécialisation sur la plante hôte ou la résistance à des champignons pathogènes (Regiella insecticola ; Ri) , l’adaptation à la chaleur (Serratia symbiotica ; Ss) ou la résistance au parasitoïde Aphidius ervi (Hamiltonella defensa ; Hd). L’annotation récente du génome de A. Pisum a mis en évidence un répertoire immunitaire fortement réduit (notamment par rapport à D. Melanogaster) et il a été suggéré que ceci pourrait représenter une adaptation à la vie en symbiose. Dans ce contexte, j’ai entrepris d’améliorer notre connaissance de l’immunité cellulaire d’A. Pisum puis d’étudier l’immunocompétence de cette espèce en lien avec son « statut » symbiotique. J’ai tout d’abord caractérisé de façon détaillée les différents types hémocytaires de A. Pisum et montré qu’ils mettent en place une réponse immunitaire fonctionnelle. Mon travail prouve également que les hémocytes de puceron sont capables de phagocyter les différents symbiotes, leur devenir semblant différent selon le symbiote. J’ai ensuite analysé la composante cellulaire (nombre et aspect des hémocytes) et une composante importante de l’immunité humorale (l’activité phénoloxydase, PO en fonction du génotype de l’hôte et de la présence de Ri, Ss et Hd, grâce à l’utilisation de lignées de pucerons artificiellement infectées. Les résultats mettent en évidence de forts effets de la présence de certains symbiotes sur ces deux composantes immunitaires, ces effets étant variables suivant le symbiote considéré, et selon la souche de symbiote. Mon travail met donc en évidence une forte interaction entre capacité immunitaire de l’hôte et statut symbiotique chez les pucerons. Les interactions immunitaires entre le parasitoïde A. Ervi et A. Pisum ont été abordées de façon préliminaire et semblent compatibles avec l’hypothèse d’une stratégie d’immunoévasion de A. Ervi
This manuscript deals with immune interactions in host-parasitoid and host-parasitoid-symbionts systems in two host model species : Drosophila melanogaster and the pea aphid Acyrthosiphon pisum. The host-parasitoid system D. Melanogaster – L. Boulardi present both a polymorphism in host resistance and parasitoid virulence and factors involved are well characterized. We address the origin of the polymorphism of virulence of L. Boulardi, and shown to be associated with variations in expression of a major immunosuppressive factor from the venom, which induces a deformation of the immune cells of D. Melanogaster. A. Pisum lives in symbiosis with the mutualistic bacteria B. Aphidicola and can harbour different facultative secondary symbionts, some many confer different phenotypic traits to their host (eg resistance to parasitoids od fungal pathogens). The recent annotation of the genome of A. Pisum showed an apparently reduced immune repertoire which suggests an adaptation to symbiosis’ lifestyle. The first part of the work presented is a detailed characterization of A. Pisum cellular immunity (hemocytes’ types, functions, and response of the hemocytes to the presence of symbionts) and suggests an apparent functional immunity in the pea aphid. The second part of this work is a comparative study of the immunocompetence of A. Pisum (hemocytes and phenoloxidase activity), depending on host genotype, the presence of different symbionts, and the origin of the infection (natural vs. Artificial). It demonstrates a strong interaction between host immune capacities and symbiotic status in aphids

Au cours de processus infectieux, les interactions entre pathogenes intracellulaires et macrophages peuvent declencher des reactions cellulaires apparentees a la reponse au choc thermique. Ces reactions impliquant des proteines specifiques appelees proteines de stress (hsp) ont ete etudiees en utilisant comme modele la lignee leucemique humaine u937 et la bacterie brucella. Nous avons montre qu'un choc thermique sub-lethal permet d'induire la differenciation des cellules myelomonocytaires. Les resultats obtenus suggerent une adaptation fonctionnelle au stress des cellules monocytaires permettant d'accelerer leur maturation en macrophages lors d'etats febriles. Les hsp majeure dnak (hsp70) et dnaj (hsp40), groe1 (hsp60) et groes (hsp10) de brucella ovis ont ete clonees. L'operon dnak-j a ete sequence; il est exprime dans e. Coli et permet de complementer un mutant deficient en dnak. La dnak de brucella ovis est d'autre part apparue comme un antigene majeur au cours de l'infection. La caracterisation moleculaire d'un fragment de hsp60 a permis de preciser la taxonomie du genre brucella. La conservation structurale des hsp70 au cours de l'evolution a permis d'analyser l'origine phylogenetique de brucella ovis

L'auteur fait le bilan de 8 ans de recherche entomologique sur un des ravageurs-cles du cotonnier en amerique du sud, le curculionide eutinobothrus brasiliensis. Apres un expose des conditions de la culture du coton au paraguay et des travaux anterieurs se rapportant a e. Brasiliensis, les caracteristiques biologiques generales de ce foreur de tige sont precisees. Les principales particularites de cet insecte neotropical sont: une large gamme thermique de valence, allant d'un seuil inferieur bas (embryon: 10c, larves: 17 a 18c), a un seuil superieur eleve (37 a 39c) ; la presence occasionnelle de stades surnumeraires (5 a 9 stades larvaires) si la nourriture est constituee d'une malvaceae non-hote ou de coton hivernant ; la possibilite pour le seul hibiscus cannabinus d'etre un hote de substitution dans la nature ; une fecondite tres variable (1 a 250 ufs/femelle) ; la possibilite de differer la ponte jusqu'a plus de 6 mois. Sur le plan ethologique, le choix du site de ponte est complexe. Deux facteurs dominent: le diametre de la tige du cotonnier, et la texture des tissus hotes. A l'echelle des populations, il resulte de cela une distribution agregative des larves dans les cultures. Le complexe parasitaire a ete inventorie en detail, plusieurs especes nouvelles ont ete obtenues. Enfin, l'auteur donne des considerations sur l'estimation des degats, sur les techniques de lutte chimique, varietable et culturale