Offre de thèse Université de Montpellier : Dynamiques épidémiologiques et évolutives intra-hôte du paludisme

Qu’est-ce que le Nexus doctoral ExposUM ?

Les Nexus Doctoraux proposés par l’Institut ExposUM sont des réseaux de 3 à 4 doctorants issus de disciplines différentes et affiliés à au moins deux unités de recherche différentes. Par rapport à un doctorat traditionnel, participer à un Doctoral Nexus favorisera la capacité à travailler en équipe et à concevoir des projets de manière transdisciplinaire tout en approfondissant son propre champ d’expertise. Un programme d’enseignement spécifique sera proposé et les doctorants concernés auront également la possibilité d’organiser un séminaire au sein du réseau Nexus. Les thèses sont financées dès l’origine pendant 4 ans, incluant le salaire du doctorant et une allocation environnementale.

Projet de thèse : Dynamique épidémiologique et évolutive intra-hôte du paludisme

Résumé de l’ensemble du projet

La dynamique épidémiologique et évolutive des maladies infectieuses est affectée par de nombreux facteurs environnementaux, écologiques et sociaux. Afin de comprendre et d’anticiper les conséquences d’une épidémie sur la santé publique et l’évolution de l’agent pathogène, il est nécessaire de modéliser précisément son environnement. Dans ce projet, nous envisageons d’étudier un aspect spécifique de cet environnement, qui est la structure par âge. Motivé par la prise de conscience, lors de la pandémie de COVID-19, que la structure par âge était un ingrédient de modélisation crucial pour faire des prévisions de santé publique (pic d’hospitalisation, vaccination), anticiper l’évolution virale (dynamique des variantes) ou comprendre la physiopathologie (cinétique intra-hôte). Le projet EMIPSA rassemble des biologistes, des mathématiciens, des statisticiens et des médecins qui proposent d’utiliser des modèles structurés par âge pour analyser la dynamique épidémiologique (évolution du nombre de cas) et évolutive (évolution des fréquences variantes) des pathogènes. Notre projet Nexus permettra des interactions entre 4 projets de thèse distincts sur (1) l’évolution des stratégies d’histoire de vie des pathogènes, en particulier des virus respiratoires, dans une population structurée par l’âge de l’infection et le statut vaccinal [écologie évolutive], (2) la justification mathématique rigoureuse de les modèles structurés utilisés en épidémiologie évolutive [mathématiques et modélisation], (3) la modélisation de la dynamique évolutive intra-hôte du paludisme, en tenant compte de la structure par âge des globules rouges [mathématiques et modélisation], et (4) l’anticipation de l’impact du épidémies sur le système de soins critiques français, en tenant compte de la dynamique de répartition des facteurs de risque, et plus particulièrement de l’âge [santé publique].

Contexte :

Le paludisme chez l’homme résulte d’une infection par diverses espèces de Plasmodium telles que P. falciparum, P. vivax, P. malariae, P. ovale et P. knowlesi. Bien que P. falciparum et P. vivax soient les plus courants, P. falciparum est responsable de la forme la plus grave de la maladie, entraînant presque tous les décès, tandis que P. vivax est généralement considéré comme moins grave. Le parasite du paludisme a un cycle de vie complexe, impliquant une reproduction sexuée chez l’insecte vecteur et deux stades d’infection chez l’hôte humain (ou animal) : un stade hépatique1 et un stade sanguin2. Ce stade sanguin peut être asexué ou sexuel (le seul stade infectieux pour le vecteur). Différentes espèces de Plasmodium présentent des préférences spécifiques pour les globules rouges d’âges différents3. Plusieurs éléments de preuve empiriques montrent que les hôtes peuvent être co-infectés par plusieurs espèces de Plasmodium.

Objectifs :

Ce projet de thèse vise à : (i) Caractériser l’avantage compétitif d’une espèce spécifique de Plasmodium au sein d’infections mixtes de paludisme chez l’hôte infecté. (ii) Identifier la stratégie préférentielle d’infection des globules rouges d’âges différents qui est favorisée par la sélection naturelle au sein des infections mixtes à Plasmodium. (iii) Décrire précisément l’évolution de la production de gamétocytes, essentielle à la transmission hôte-vecteur.

Méthodes :

L’approche proposée implique des modèles mathématiques structurés par âge chez les hôtes, prenant en compte l’hétérogénéité des stades de maturation des globules rouges (par exemple, réticulocytes, globules rouges matures et globules rouges sénescents), ainsi que la compétition entre différents génotypes au sein de l’hôte. hôte infecté. De plus, l’âge de l’infection des globules rouges sera pris en compte dans la phase parasitaire. Ici, l’âge est une variable continue représentant le temps écoulé depuis l’infection du globule rouge concerné. Une telle structure d’âge continue, basée sur des équations aux dérivées partielles, permet de suivre l’évolution de la maturation des globules rouges parasités. De plus, une telle variable structurelle permet de décrire précisément la rupture de ces globules rouges parasités et le phénomène de libération de mérozoïtes (formes extracellulaires des parasites du paludisme)4,5, ainsi que l’engagement sexuel des parasites.

Résultats attendus :

Ce projet contribuera à approfondir la compréhension épidémiologique et évolutive de la multiplication des parasites au sein de l’hôte des espèces de Plasmodium. Cette meilleure compréhension de la coexistence évolutive des espèces de Plasmodium au sein du même hôte a des implications cliniques et de santé publique importantes pour la prise de décision thérapeutique. De plus, ce projet de doctorat abordera des questions fondamentales en écologie et en évolution. D’un point de vue écologique : quel est l’effet de l’hétérogénéité de l’environnement érythrocytaire (ou des différents stades de maturation des globules rouges) sur la coexistence des espèces au sein d’un individu infecté ? Dans un contexte évolutif : Quel est l’impact de l’abondance des stades de maturation des globules rouges sur le choix préférentiel du parasite d’un âge de maturation évolutivement stable ? Quel est l’effet de la production variable (ou fluctuante) de réticulocytes au fil du temps par la moelle osseuse sur ces attracteurs évolutifs ? Est-il possible d’évoluer vers la synchronie dans le temps de génération des parasites ? Quelle serait une mesure de fitness pertinente pour une meilleure compréhension de l’évolution de la production de gamétocytes ?

Faisabilité :

L’équipe consultative est spécialisée dans l’écologie évolutive, l’épidémiologie, les modèles structurés, les systèmes dynamiques et la dynamique adaptative. Cette équipe, qui a déjà collaboré sur des sujets liés aux modèles structurés en dynamique des populations6,7 , offre un environnement de travail propice au doctorant, en complément de l’ensemble du consortium de ce projet NEXUS.

Mots-clés : Modèles structurés par âge (PDE) ; dynamique adaptative ; épidémiologie; évolution; paludisme.

Références : [1]Frevert (2004) Se faufiler par l’entrée arrière : La biologie des stades hépatiques du paludisme. Tendances en parasitologie. [2] Bannister et Mitchell. (2003) Les tenants, les aboutissants et les détours du paludisme. Tendances en parasitologie. [3] Paul, Ariey et Robert (2003) L’écologie évolutive de Plasmodium. Lettres d’écologie. [4] Djidjou-Demasse et alli. (2022) Comprendre la dynamique de la production de gamétocytes de Plasmodium falciparum : aperçus d’un modèle structuré par âge. Journal de biologie théorique. [5] Djidjou-Demasse et alli (2022) Les préférences différentielles pour les globules rouges sont essentielles à la diversité évolutive des espèces de Plasmodium au sein de l’hôte humain. Etudes en Mathématiques Appliquées. [6] Richard, Choisy, Lefèvre & Djidjou-Demasse (2021) Modèle de transmission homme-vecteur du paludisme structuré par âge, temps écoulé depuis l’infection et déclin de l’immunité. Analyse non linéaire : applications du monde réel. [7] Fabre, Burie, Ducrot, Lion, Richard et Djidjou-Demasse (2022) Un modèle épi-évolutif pour prédire l’adaptation des pathogènes producteurs de spores à la résistance quantitative en milieu hétérogène. Applications évolutives.

Encadrement : Ramsès Djidjou-Demasse (CRCN HDR MIVEGEC & EPT ; conseiller), Sylvain Gandon (DR CEFE ; co-directeur), Quentin Richard (MCU, IMAG ; co-directeur).

Laboratoire d’accueil : UMR MIVEGEC (IRD 224-CNRS 5290-UM), France et EPT, Sénégal.

Procédure de demande

La demande doit inclure les éléments suivants :

un CV

une lettre de motivation

une copie du diplôme requis pour l’inscription

toute information complémentaire spécifique demandée par l’école doctorale I2S ( https://adum.fr/as/ed/I2S/home.pl ).

Si vous souhaitez postuler à ce poste, merci d’adresser un e-mail à Demasse ( ramses.djidjoudemasse@ird.fr ), Sylvain Gandon ( sylvain.gandon@cefe.cnrs.fr ), Quentin Richard ( quentin.richard@umontpellier .fr ), avec CC à Sébastien Lion ( sebastien.lion@cefe.cnrs .fr) et exposum-aap@umontpellier.fr pour les informer de votre intérêt.

Avant le dimanche 21 avril, 20h CET

Plus d’informations disponibles ici (au 8 mars 2024) :

https://www.umontpellier.fr/articles/appel-a-projet-doctoral-nexus-campagne-2024