Évolution de la virulence des parasites : apports des modèles emboîtés

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.L’évolution des parasites est un enjeu sanitaire majeur, qui a souvent été négligé. L’objet de cette thèse est de comprendre l’évolution de la virulence des micro-parasites grâce à une approche théorique basée sur des modèles intra-hôtes intégrés dans une dimension épidémiologique, aussi appelés modèles emboîtés. La réponse immunitaire de l’hôte exerce une pression de sélection majeure sur la virulence des parasites. En parasitologie, la plupart des modèles incluent le système immunitaire en tant que système dynamique mais dans ces modèles le résultat de l’infection est souvent une hypothèse a priori. Ces modèles ouvrent toutefois de nouvelles perspectives pour l’étude de l’évolution de la virulence.La plupart des études supposent qu’un parasite ne peut augmenter son taux de transmission sans nuire davantage à son hôte. Pourtant, l’existence d’une telle relation de compromis évolutif entre transmission et virulence est toujours remise en cause. Grâce à un modèle emboîté, nous étudions à quelles conditions un compromis évolutif peut émerger et quelles sont alors ses caractéristiques. 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.Les résultats de notre travail ont des implications sanitaires car nos modèles permettent de prévoir l’effet potentiel de traitements anti-parasitaires sur l’évolution de la virulence. Il serait judicieux de prendre en compte ces effets dans l’élaboration de politiques de santé afin d’éviter une « course aux armements » entre hôtes et parasites