Spatial simulations of infectious disease: environment, behaviour, and their interaction in a primate population

Recent trends in emerging and re-emerging human infectious disease indicate that zoonotic diseases are on the rise (e.g., SARS, Swine Flu, Bird flu, Ebola, and Lyme disease), creating large economic and social costs. The increasingly dominant role that humans are playing in changing the environment is thought to be a leading cause for this increasing emergence. In this dissertation, I investigated the effects of landscape level changes on a specific host parasite system: red colobus (Procolobus rufomitratus) and gastrointestinal nematode parasites within Kibale National Park, Uganda landscape. I first quantified the variation in forest recovery in the region and their effects on the resident primate community. Next, I explored the link between forest structure and red colobus movement patterns by 1) developing a new measure of habitat use (STBBD), quantifying the predilection of an animal to revisit habitat patches, and 2) testing between several hypotheses to explain red colobus movement patterns. Finally, I developed a spatially-explicit epidemiological model using the insights developed in forest structure and red colobus movement patterns. This model was used to assess the disease-related consequences of habitat fragmentation, quantifying the relative effects of the extent of habitat and its spatial configuration. My epidemiological model illustrate that by taking advantage of advances in spatial data analysis it is possible to expand the range of questions that can be addressed, developing a more spatially explicit understanding of infectious disease. I also argue that by including specific landscapes and host behaviours, these approaches increase the relevance of the results for disease management, allowing managers and researches to take a more proactive role and assess the effects of planned or predicted landscape changes on host-parasite dynamics.Les tendances récentes dans les maladies infectieuses humaines émergentes et réémergentes indiquent que les maladies zoonotiques sont à la hausse (par exemple, le SRAS, la grippe porcine, la grippe aviaire, le virus Ebola et la maladie de Lyme), générant d'importants coûts économiques et sociaux. Le rôle de plus en plus dominant que les humains jouent dans la transformation de l'environnement est considéré comme une des principales causes de cette émergence. Dans cette thèse, j'ai étudié les effets des changements au niveau du paysage sur un système hôte-parasite spécifique : le colobe roux (Procolobus rufomitratus) et les nématodes gastro-intestinaux dans le parc national de Kibale, en Ouganda. J'ai d'abord quantifié la variation de la reconstitution de la forêt dans la région et leurs effets sur la communauté des primates. Par la suite, j'ai exploré le lien entre la structure de la forêt et les habitudes de déplacement des colobes roux par 1) l'élaboration d'une nouvelle mesure de l' utilisation de l'habitat (ST-BBD), la quantification de la prédilection d'un animal de revisiter des parcelles d'habitat, et 2 ) des tests avec plusieurs hypothèses afin d'expliquer les habitudes de déplacement des colobes roux. Enfin, j'ai développé un modèle épidémiologique spatialement explicite en utilisant les idées développées dans la structure de la forêt et l'utilisation du territoire des colobes roux. Ce modèle a été utilisé pour évaluer les conséquences des maladies liées à la perte d'habitat, en quantifiant les effets relatifs de la fragmentation et de l'ampleur de la perte. Mes modèles épidémiologiques montrent que, en prenant avantage de l'amélioration des techniques d'analyse spatiale, il est possible d'élargir l'éventail de questions qui peuvent être abordées, en développant une compréhension plus spatialement explicite des maladies infectieuses. Je soutiens également que, en sélectionnant spécifiquement des paysages et des comportements de l'hôte, ces approches augmentent la pertinence des résultats à la gestion de la maladie, permettant aux gestionnaires et aux chercheurs de jouer un rôle plus proactif et d'évaluer les effets des changements prévus ou planifiés du paysage sur la dynamique hôte-parasite