Etude des populations de Plasmodium falciparumen Afrique inter-tropicale et implications pour la...

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Etude des populations de Plasmodium falciparumen Afrique inter-tropicale et implications pour la lutte antipaludique, la surveillance et le contrôle des résistances - Conférence de la 7e édition du Cours international « Atelier Paludisme » - BOGREAU Hervé - France - hervebogreau@yahoo.fr

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IMTSSA—URBEP, « le PHARO » hervebogreau@yahoo.fr

Institut Pasteur de MadagascarAtelier paludisme Mars 2009

Etude des populations de Plasmodium falciparum en Afrique inter-tropicale et implications pour la lutte antipaludique, la

surveillance et le contrôle des résistances

Hervé Bogreau

PlanIntroductionEtude n°1: Structuration et diversité des populations plasmodiales

Structure à l’échelle du continent Transmission, diversité génétique et urbanisation

Etude n°2: Origine d’une épidémie en zone urbaine Prévalence des gènes de résistance Distribution et dynamique des populations plasmodiales

Etude n°3: Effets d’une diminution expérimentale de la transmission Impact sur la diversité et multiplicité des infections Prévalence des gènes de résistance

35%populationMondiale

Plasmodium falciparum

1 Million de Morts par an

Plasmodium falciparum 35%populationMondiale

90% des cas Enfants Africains

Définition de la résistance:

Aptitude d’une souche du parasite dupaludisme à survivre ou à se reproduiremalgré l’administration et l’absorption d’unmédicament employé à des doses égales ousupérieures aux doses recommandées maiscomprises dans les limites de la tolérance dusujet.

Le test in vivo est la méthode de référence

Définition de la résistance:

Aptitude d’une souche du parasite dupaludisme à survivre ou à se reproduiremalgré l’administration et l’absorption d’unmédicament employé à des doses égales ousupérieures aux doses recommandées maiscomprises dans les limites de la tolérance dusujet.

Le test in vivo est la méthode de référencetest in vitroépidémiologie moléculaire

Résistancein vitro

VirulenceDangerosité

ParasitesMarqueurs de résistance

Antipaludiques

HôteTransmissionMalnutritionObservance

VIH

Environnement

Immunité

Drépanocytose (Miller 1976)Hb C (Agarwal 2000, Modiano 2001)Thalassemias (Miller 1976)G6P D(Ruwende 1995)

HLA (Hill 1991)

Résistancein vivo Pharmacocinétique

BiodisponibilitéCQ (Wellems 2001)

Proguanil (Watkins 1990)

pfcrt

dhfr

dhps

Résistancein vitro

VirulenceDangerosité

ParasitesMarqueurs de résistance

Antipaludiques

HôteEnvironnement

Immunité

HLA (Hill 1991)

Résistancein vivo Pharmacocinétique

BiodisponibilitéCQ (Wellems 2001)

Proguanil (Watkins 1990)

pfcrt

dhfr

dhps

TransmissionMalnutritionObservance

VIH

Drépanocytose (Miller 1976)Hb C (Agarwal 2000, Modiano 2001)Thalassemias (Miller 1976)G6P D(Ruwende 1995)

Résistancein vitro

VirulenceDangerosité

ParasitesMarqueurs de résistance

Antipaludiques

HôteEnvironnement

Immunité

HLA (Hill 1991)

Résistancein vivo Pharmacocinétique

BiodisponibilitéCQ (Wellems 2001)

Proguanil (Watkins 1990)

pfcrt

dhfr

dhps

TransmissionMalnutritionObservance

VIH

Drépanocytose (Miller 1976)Hb C (Agarwal 2000, Modiano 2001)Thalassemias (Miller 1976)G6P D(Ruwende 1995)

Quelques définitions en génétique

ADN parasitaire

Locus emplacement physique sur le chromosome 1 gène

Unité fonctionnellePermettant

l’expression d’un caractère

Allèles Différentes formes de l’ADN à un locus donné

Quelques définitions en génétique

ADN parasitaire

Locus emplacement physique sur le chromosome 1 gène

Unité fonctionnellePermettant

l’expression d’un caractère

Allèles Différentes formes de l’ADN à un locus donné

Allèle associé à la résistance

Marqeur de résistance

Résistancein vitro

VirulenceDangerosité

ParasitesMarqueurs de résistance

Antipaludiques

HôteEnvironnement

Immunité

HLA (Hill 1991)

Résistancein vivo Pharmacocinétique

BiodisponibilitéCQ (Wellems 2001)

Proguanil (Watkins 1990)

pfcrt

dhfr

dhps

TransmissionMalnutritionObservance

VIH

Drépanocytose (Miller 1976)Hb C (Agarwal 2000, Modiano 2001)Thalassemias (Miller 1976)G6P D(Ruwende 1995)

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

1980

(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

1980

(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

15 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

Résistance Afrique

1980

(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

15 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

+30 ans

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

IMPORTATION DES PARASITES RESISTANTS

ORIGINAIRES D’ASIE

1978

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

IMPORTATION DES PARASITES RESISTANTS

ORIGINAIRES D’ASIE

1981

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1982

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1983

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1984

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1985

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1986

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1987

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1988

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

1989

Kenya Tanzanie Uganda

RwandaMalawi

Burundi

Mozanbique

Angola

Zaïre

NamibieCamerounGabon

Sénégal-Gambie

Côte d'IvoireBénin

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988

Année d'apparition de la résistance à la Chloroquine

Dis

tanc

e en

km

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

D’après Charmot 1991

D’après Schapira 1990

1989

Kenya Tanzanie Uganda

RwandaMalawi

Burundi

Mozanbique

Angola

Zaïre

NamibieCamerounGabon

Sénégal-Gambie

Côte d'IvoireBénin

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988

Année d'apparition de la résistance à la Chloroquine

Dis

tanc

e en

km

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

1) Variation dans le temps

2) Variation dans l’espace

PropagationD’après Schapira 1990

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

Résistance Afrique

1980

Amodiaquine(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

15 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

+30 ans

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

Résistance Afrique

1980

RésistanceAsie

RésistanceAfrique de l’Est

Amodiaquine(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

15 ans

10 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

+30 ans

30 ans

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

Résistance Quinine

Résistance Afrique

1980

Méfloquine

RésistanceAsie

RésistanceAfrique de l’Est

Amodiaquine(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

RésistanceRésistancePyr-SDX15 ans

10 ans

7 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

30 ans

+30 ans

2005

Kenya Tanzanie Uganda

RwandaMalawi

Burundi

Mozanbique

Angola

Zaïre

NamibieCamerounGabon

Sénégal-Gambie

Côte d'IvoireBénin

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988

Année d'apparition de la résistance à la Chloroquine

Dis

tanc

e en

km

Sulfadoxine-pyriméthamine

Résistance de P. falciparum

Chloroquine

Méfloquine

1) Variation dans le temps

2) Variation dans l’espace

PropagationD’après Schapira 1990

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

Résistance Quinine

Résistance Afrique

1980

Méfloquine

RésistanceAsie

RésistanceAfrique de l’Est

Amodiaquine(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

RésistanceRésistancePyr-SDX15 ans

10 ans

7 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

30 ans

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1985 1990 1995 2000

Utilisation Chloroquine

RésistanceAsie

Amérique Sud

Résistance Quinine

Résistance Afrique

1980

Méfloquine

RésistanceAsie

RésistanceAfrique de l’Est

Amodiaquine(Hyde 2005)

Emergence des résistances aux antipaludiques varie dans le temps et dans l’espace

RésistanceRésistancePyr-SDX

AssociationDérivésArtémésinine(ACT)

15 ans

10 ans

7 ans

Apparition des résistances

Utilisation d’antipaludique

30 ans

Foyer de paludisme

Population plasmodiale

Population vectorielle

Population humaine

Transmission

Foyer de paludisme

Population plasmodiale

Population vectorielle

Population humaine

Transmission

Définition : Transmission Palustre

Nombre de piqûres infectantes /pers / an

Une mesure du contact homme--parasite

Stratégies

Population plasmodiale

Population vectorielle

Population humaine

Transmission

Polychimiothérapie (ACT) limite :- Emergence des souches résistantes- Transmission aux anophèles

Lutte anti-vectorielle limite :- Transmission de P. falciparum- Recours aux soins & pression de sélection- Diffusion des souches résistantes

Quelle efficacité ?

Population plasmodiale

Population vectorielle

Population humaine

Transmission??

Prévalencedes gènes de

résistance

TRANSMISSION

HOMME VECTEUR

?

+ -

Prévalencedes gènes de

résistance

TRANSMISSION

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Associationde gènes

CYCLE BIOLOGIQUE DE PLASMODIUM FALCIPARUM

Jeune trophozoïte

Trophozoïte

ShizonteMérozoïtes

≈X 10 000Mérozoïtes

Microgamètes

Macrogamètes

zygote

Ookinète

≈15 à 30 oocystes

SporozoïtesGlandes salivaires

≈ 10 à 20 sporozoïtes

≈ 800 à 1000sporozoïtes

Gamétocyte Gamétocyte

Recombinaisons

2 à 3jMultiplication Clonale X20/cycle

30mn

Schizontes

5 à 7 j

Gamétocytes

≈10 000

PhaseHépatique

PhaseErythrocytaire

Sporogonie

CYCLE BIOLOGIQUE DE PLASMODIUM FALCIPARUM

Jeune trophozoïte

Trophozoïte

ShizonteMérozoïtes

≈X 10 000Mérozoïtes

Microgamètes

Macrogamètes

zygote

Ookinète

≈15 à 30 oocystes

SporozoïtesGlandes salivaires

≈ 10 à 20 sporozoïtes

≈ 800 à 1000sporozoïtes

Gamétocyte Gamétocyte

Recombinaisons

2 à 3jMultiplication Clonale X20/cycle

30mn

Schizontes

5 à 7 j

Gamétocytes

≈10 000

PhaseHépatique

PhaseErythrocytaire

Sporogonie

Chez le vecteur

reproduction sexuéemélange de l’ADN des

parasites

Chez l’homme

Reproduction asexuéeMultiplication clonale des parasites

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Associationde gènes

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Autre foyerde

paludisme

Fluxde gènes

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Autre foyerde

paludisme

Fluxde gènes

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Autre foyerde

paludisme

Interventions

Fluxde gènes

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Autre foyerde

paludisme

Interventions

Fluxde gènes

Contaminations

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Autre foyerde

paludisme

Interventions

Fluxde gènes

Contaminations

Interpréter les observations

Comment sont distribuées les populations plasmodiales ?Quels échanges entre ces populations?

Effet de l’intervention locale ?

Contamination par les zones sans intervention ?

Surveillance

La structure des populations plasmodiales ?

Structure et surveillance des populations plasmodiales

1 population homogène pas de structuration

Sitesentinelle

Structure et surveillance des populations plasmodiales

1 site sentinelle pour la de surveillance

Sitesentinelle

Structure et surveillance des populations plasmodiales

Plusieurs populations qui évoluent différemment

Sitesentinelle

1 site pour surveiller chaque population

Structure et surveillance des populations plasmodiales

Sitesentinelle

Structure et surveillance des populations plasmodiales

Sitesentinelle

Structure et surveillance des populations plasmodiales

Niveau de StructurationDétermine le maillage de la

surveillance

Structure et surveillance des populations plasmodiales

Sitesentinelle

Structure et surveillance des populations plasmodiales

les flux entres populations déterminent la fréquence des observations

Mesure de la structure des populations plasmodiales

Population A Population B

Marqueurs sous pression de sélection(Médicaments, immunité… modifications environnementales)

Sensible Résistant

Marqueurs sélectivement neutres

Marqueurs de résistance ou marqueurs neutres ?

Population A Population B

Marqueurs sous pression de sélection(Médicaments, immunité… modifications environnementales)

Sensible Résistant

Marqueurs sélectivement neutres

Parasite

Marqueurs de résistance ou marqueurs neutres ?

Population A Population B

Flux de gènes

Migrations

Marqueurs de résistance ou marqueurs neutres ?

Population A Population B

Reproduction sexuée & Recombinaison génétique

Marqueurs de résistance ou marqueurs neutres ?

Population A Population B

Élimination des P. falciparum avec l’allèle sensible & Sélection

des résistants (pression médicamenteuse…)

Marqueurs de résistance ou marqueurs neutres ?

Population A Population B

Élimination des P. falciparum avec l’allèle sensible & Sélection

des résistants (pression médicamenteuse…)

Marqueurs de résistance ou marqueurs neutres ?

Population A Population B

Conclusions différentes selon le marqueur observé

Marqueur sous pression de sélection

Population A : ≠ Population B :

Marqueur sélectivement neutresPopulation A : = Population B :

Étude biaisée de la structure des populations avec des gènes soumis à pression de sélection ( médicamenteuse, immune)

Flux de gènes simulés ou masqués par la sélection

Etudes avec des marqueurs (supposés) sélectivement neutres(Anderson et al. 2000 Mol. Biol. Evol.)

Microsatellites

A T C G T T A A T A A T A A T A A T A A A G T C A GT A G C A A T T A T T A T T A T T A T T T C A G T C

Régions flanquantes constantes

1 6 nucleotides par unité de répétition (TAA)n, (CA)n, (TA)n

Séquences ADN répétées en tandem

Microsatellites

A T C G T T A A T A A T A A T A A T A A A G T C A GT A G C A A T T A T T A T T A T T A T T T C A G T C

Régions flanquantes constantes

1 6 nucleotides par unité de répétition (TAA)n, (CA)n, (TA)n

Séquences ADN répétées en tandem

Microsatellites

X 13

X 23

X 9

La taille des microsatellites varie par leur nombre d’unités de répétition en tandem

Polymorphisme de taille

Microsatellites

Temps de migration = f(taille de l’allèle)

A BÉlectrophorèse

PCR - amorce marquée fluorescente

X 13

X 23

A

B

Structure des populations de P. falciparum avec marqueurs microsatellites : résultats incohérents

Populations homogènes

(Afrique centrale, Anderson, 2000)

Zimbabwe

R.D.C.

Ouganda

Dissimilitude Villages—Ville

(Soudan Abdel-Muhsin, 2002)

Populations homogènes

(Afrique centrale, Anderson, 2000)

Zimbabwe

SoudanKhartoum vs. villages

R.D.C.

Ouganda

Structure des populations de P. falciparum avec marqueurs microsatellites : résultats incohérents

Dissimilitude Villages—Ville

(Soudan Abdel-Muhsin, 2002)

Populations homogènes

(Afrique centrale, Anderson, 2000)

Zimbabwe

SoudanKhartoum vs. villages

R.D.C.

Ouganda

Déséquilibre de liaisonEquilibre de liaison

Structure des populations de P. falciparum avec marqueurs microsatellites : résultats incohérents

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

1 population

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

Association aléatoire des allèles

Équilibre de liaison génétique

1 population

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

1 population

Association aléatoire des allèles

Équilibre de liaison génétique

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

1 population 2 populations

Association aléatoire des allèles

Équilibre de liaison génétique

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

1 population 2 populations

Association non aléatoire des allèles

Déséquilibre de liaison génétique

Association aléatoire des allèles

Équilibre de liaison génétique

Déséquilibre de Liaison génétique

Déséquilibre = proport. [ ] observée – proport.[ ] attendue si 1seule Liaison génétique population

Locus A

Locus B

1 population 2 populations

Populations homogènes

(Afrique centrale, Anderson, 2000)

Dissimilitude Villages—Ville

(Soudan Abdel-Muhsin, 2002)

Déséquilibre de liaison en zones de

fortes et faible transmission (Leclerc,

2002; Durand 2003)

Zimbabwe

SoudanKhartoum vs. villages

R.D.C.

Ouganda

Dakar

Déséquilibre de liaisonEquilibre de liaison

Congo

Structure des populations de P. falciparum avec marqueurs microsatellites : résultats incohérents

Données microsatellites contradictoires

- Populations P. falciparum non structurées

- Déséquilibre de liaison génétique

Microsatellites neutres ?

Ajout ou délétion de 3 trois nucléotides ne modifient pas le cadre de lecture

Choix de nouveaux marqueurs microsatellites

P. falciparum : 900 Microsatellites

Microsatellite tous les 2-3kb, uniformément sur l’ensemble du génome

Microsatellites complexes

(AAT) Unité répét. 1

(ATTTAT) Unité répét. 2 (mini/microsatellite)

(AT) Unité répét. 3

Région Adjacente

avec unités de répétition autres que tri-nucléotidiques

Sélection de 60 microsatellites

1) Microsatellites complexes, non basés sur répétitions tri-nucléotidiques2) Taille comprise entre 50 et 350 bp

Spécificité

ADN P. falciparum

ADN autres Plasmodii

Séquence ADN des régions flanquantes des loci microsatellites de Plasmodium falciparum absente du

génome humain ou d’autres Plasmodii

ADN Humain

Sélection 17 microsatellites

3) Spécificité : ADN autres Plasmodii et ADN Humain4) Sensibilité : séquences ADN des régions flanquantes constantes

Détermination facile de la taille

Trident « Cathédrale » Double pic

Sélection par « auto-stop »

Locus sous sélection

Microsatellite

Microsatellite

Recombinaisons

Recombinaisons rares

Microsatellites à distance de loci sous sélection

Recombinaisons fréquentes indépendance des loci

Polymorphisme

0%

5%

10%

15%

20%

25%

118

218

221

223

225

228

231

233

235

237

239

242

245

252

255

259

263

270

283

326

Fre

qu

ency

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

91 94 98 101 110

Polymorphisme élevé Puissance d’analyse basse

Polymorphisme basFaible discrimination

Taille des allèles

Microsatellites à polymorphisme intermédiaire

Sélection de 6 microsatellites

5) Electrophorégrames faciles à lire6) Microsatellites sur des chromosomes différents7) Distance entre loci microsatellites et loci sous sélection8) Polymorphisme intermédiaire

PlanIntroductionEtude n°1: Structuration et diversité des populations plasmodiales

Structure à l’échelle du continent Transmission, diversité génétique et urbanisation

Etude n°2: Origine d’une épidémie en zone urbaine Prévalence des gènes de résistance Distribution et dynamique des populations plasmodiales

Etude n°3:Effets d’une diminution expérimentale de la transmission Impact sur la diversité et multiplicité des infections Prévalence des gènes de résistance

Etude n°1

Bogreau H, Renaud F, Bouchiba H, Durand P, Assi SB, Henry MC, Garnotel E, Pradines B, FusaiT, Wade B, Adehossi, E, Parola,P., Kamil,M. A., Puijalon, O., And Rogier, C. Genetic diversityand structure of african plasmodium falciparum populations in urban and rural areas.Am. J. Trop. Med. Hyg., 74(6), 2006, pp. 953–959

Structure des populations plasmodiales à l’échelle du continent ?

À l’échelle du continent africain ?

Structure or not structure ?[Pour P. falciparum en Afrique]

Hypothèse nulle : croisement aléatoire en Afrique intertropicale.

Pas de différences significatives entre les populations plasmodiales.(Anderson et al. 2000)

Protocole

Transmission<1 p.i/pers/a

IP <5%Djibouti

Transmission< 1 p.i/pers/a

IP <5%Dakar

Transmission < 1 p.i/pers/a IP <5% 30%

Niamey

Trans :Transmission (nombre de piqûres infectantes /pers./an)IP : index plasmodique (prévalence des infections palustres)

3 sites urbains

Protocole

Transmission<1 p.i/pers/a

IP <5%Djibouti

Transmission< 1 p.i/pers/a

IP <5%Dakar

Transmission < 1 p.i/pers/a IP <5% 30%

Niamey

Transmission> 300 p.i/pers/a

IP >80%Zouen Hounnien

Trans :Transmission (nombre de piqûres infectantes /pers./an)IP : index plasmodique (prévalence des infections palustres)

3 sites urbains et un site rural

Protocole

Dakar

NiameyDjibouti

Zouen Hounnien

Réseau routier développé entre Dakar et Niamey

Enclavement de Zouen Hounnien

Accessibilité différente

Protocole

Dakar

NiameyDjibouti

Zouen Hounnien

Niveau d’endémicité différent

Protocole

Génotypage (6 à 17 microsatellites) Analyse Factorielle des Correspondances (AFC)

Fst (pop comparées 2 à 2)

Djiboutin(42)

Dakarn(37)

Zouen Hounnienn(118)

Niameyn(43)

Analyse Factorielle des Correspondances (AFC)6 loci microsatellites

-3.0 -1.5 0.0 1.5AXE I

-1.70

-1.02

-0.34

0.34

1.02

1.70A

XE

II

NiameyDjiboutiDakarSud Danané

Sites

Dissemblance génétique

(Bogreau H. et al. AJTMH 2006)

Zouen Hounnien

Différences génétiques entre populations (Fst)

Total population

Population 1 Population 2

Total population

Population 1 Population 2

Population 1 = Population 2 Fst = 0

flux importants de gènes entre pop1 & 2

Population 1 ≠ Population 2Fst = 1

pas d’échange entre les populations0 Pas de divergence

<0.05 Differentiation génétique négligeable 0.05-0.15 Modérée0.15-0.25 Importante>0.25 Populations très structurées

1 Fixation d’allèles

Importante différentiation génétique entre les populations de Djibouti et des autres sites

Structure à l’échelle du continent !

θ=0.189(0.121-0.265)

θ=0.210(0.152-0.272)

θ=0.246(0.166-0.321)

Djibouti

Dakar

ZouenHounnien

Niamey

0 Pas de divergence<0.05 Differentiation génétique négligeable 0.05-0.15 Modérée0.15-0.25 Importante>0.25 Populations très structurées

1 Fixation d’allèles

Différences génétiques entre populations (Fst)

Différentiation modérée entre la zone rurale de Zouen

Hounnien et les autres sites

θ=0.189(0.121-0.265)

θ=0.210(0.152-0.272)

θ=0.246(0.166-0.321)

Djibouti

Dakar

ZouenHounnien

Niamey

0 Pas de divergence<0.05 Differentiation génétique négligeable 0.05-0.15 Modérée0.15-0.25 Importante>0.25 Populations très structurées

1 Fixation d’allèles

θ=0.105(0.081-0.172) θ=0.084

(0.074-0.171)

Différences génétiques entre populations (Fst)

Pas de Différentiation entre Dakar et Niamey

Réseau routierMigrationhumaine

θ=0.189(0.121-0.265)

θ=0.210(0.152-0.272)

θ=0.246(0.166-0.321)

Djibouti

Dakar

ZouenHounnien

Niamey

0 Pas de divergence<0.05 Différentiation génétique négligeable 0.05-0.15 Modérée0.15-0.25 Importante>0.25 Populations très structurées

1 Fixation d’allèles

θ=0.105(0.081-0.172) θ=0.084

(0.074-0.171)

θ=0.026(0.008-0.048)

?

Différences génétiques entre populations (Fst)

Résultats divergents avec les marqueurs sélectivement neutres !!

ZIMBABWE

Dakar DjiboutiNiamey

ZouenHounnien

CONGO

OUGANDA

Différents Microsatellites différents Fst

Différents échantillonnages différents Fst

??

ZIMBABWE

Dakar Djibouti

CONGO

OUGANDA

Différents Microsatellites le même Fst

Différents échantillonnages différents Fst

Résultats divergents avec les marqueurs sélectivement neutres !!

Structure des populations de Plasmodium falciparum à l’échelle du continent africain et

de sous-régions (Afrique de l’ouest)

Effet possible des mouvements de populations humaines

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

PrévalenceMigrationhumaine

Fluxde gènes

Isolement

Mélange des populations

?

PlanIntroductionEtude n°1: Structuration et diversité des populations plasmodiales

Structure à l’échelle du continentTransmission, diversité génétique et urbanisation

Etude n°2: Origine d’une épidémie en zone urbaine Prévalence des gènes de résistance Distribution et dynamique des populations plasmodiales

Etude n°3:Effets d’une diminution expérimentale de la transmission Impact sur la diversité et multiplicité des infections Prévalence des gènes de résistance

Définition : Multiplicité des Infections

Nombre de souches dans un isolat sanguin

Définition : Diversité Génétique (Hétérozygotie espérée)

Probabilité d’obtenir 2 allèles =

Avec 2 tirages au sort

Population de Parasites

Transmission & Génétique des populations plasmodiales

Hypothèse : Transmission plus faible (en milieu urbain)⇒ Multiplicité & diversité génétique plus faibles

Transmission< 1 p.i/pers/a

IP <5%Djibouti

Transmission< 1 p.i/pers/a

IP <5%Dakar

Transmission < 1 p.i/pers/a IP <5% 30%

Niamey

Transmission> 300 p.i/pers/a

IP >80%Zouen Hounnien

Transmission & Génétique des populations plasmodiales

< 1 p.i/pers/aMult.: 1.31Djibouti

< 1 p.i/pers/aMult:1.41Dakar

< 1 p.i/pers/aMult:1.63Niamey

> 300 p.i/pers/aMult:2.68

Zouen Hounnien

Multiplicité en accord avec le niveau de transmission palustre

Hypothèse : Transmission plus faible (en milieu urbain)⇒ Multiplicité & diversité génétique plus faibles

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Fluxde gènes

Multiplicité

Isolement

Urbanisation

?

Mélange des populations

Transmission & Génétique des populations plasmodiales

Fort niveau de transmission Production locale de diversité génétique

Zouen Hounnien: Fort niveau de transmission P. falciparumDiversité génétique importante

DjiboutiNiamey

Dakar

Zouen Hounnien H=0.76

Transmission & Génétique des populations plasmodiales

Faible niveau de transmission & savane aride

Djibouti : Faible niveau de transmission P. falciparum& faible diversité génétique

H=0.53Djibouti

NiameyDakar

Zouen Hounnien H=0.76

Transmission & Génétique des populations plasmodiales

Fort niveau de transmission autour des zones urbainesDiversité génétique importée !!

Dakar et Niamey : Faible niveau de transmission P. falciparum & grande diversité génétique

H=0.53Djibouti

H=0.76Niamey

H=0.73Dakar

Zouen Hounnien H=0.76

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Djibouti Dakar Niamey Danané

Mu

ltip

lici

ty

00,10,20,30,40,50,60,70,80,91

Het

ero

zyg

osi

ty

Multiplicity Heterozygosity

< 1 pi/pers/a <1 pi/pers/a <1 pi/pers/a >300 pi/pers/a

La transmission palustre seule ne permet pas d’expliquer la diversité génétique observée (Heterozygosity)

Transmission & Génétique des populations plasmodiales

Prévalencedes gènes de

résistance

HOMME VECTEUR+ -

Incidence

Pressionmédicamenteuse

Immunité

TRANSMISSION

Allogamie

Recombinaisongénétique

Associationde gènes

Prévalence

Fluxde gènes

Multiplicité

Isolement

Mélange des populations

Diversité génétique

Urbanisation

?

Migrationhumaine

Etude de la structure des populations plasmodiales au niveau local

Déséquilibre de liaison génétique: structure locale ?

Conditions pouvant engendrer un déséquilibre de liaison local :– Structure locale des populations– Expansion épidémique « clonale » de souches– …

Sans déséquilibrede liaison

Zouen Hounnien

Sans déséquilibrede liaisonNiamey

Sans déséquilibrede liaison

DakarAvec déséquilibre

de liaisonDjibouti

Déséquilibre de Liaison génétique

Déséquilibre = proport. [ ] observée – proport.[ ] attendue si 1seule Liaison génétique population

Locus A

Locus B

1 population2 populations

(structure locale)

Déséquilibre de Liaison génétique

Déséquilibre = proport. [ ] observée – proport.[ ] attendue si 1seule Liaison génétique population

Locus A

Locus B

1 population

25% 50%

2 populations (structure locale)

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

1 population1 population expansion clonale épidémique

25% 90%Déséquilibre = proport. [ ] observée – proport.[ ] attendue si 1seule Liaison génétique population

Déséquilibre de Liaison génétique

Locus A

Locus B

1 population1 population expansion clonale épidémique

25% 25%Déséquilibre = proport. [ ] observée – proport.[ ] attendue si 1seule Liaison génétique population

chaque génotype : 1 X

Allele A,Locus 1 (PA)

Allele B, locus 2 (PB)

Allele A, locus 1 -- PA.PB

Allele B, locus 2 PA.PB --

À l’équilibre = association aléatoire d’alleles de différents loci

proportion espérée of A-B = 2 ( PA.PB )

Déséquilibre de Liaison génétique

BAAB ppn

nAB .2−=∆

Proportion of association Allele A and B observed

Proportion of association Allele A and B expected

Déséquilibre de Liaison génétique

2AA p

nnAAD −=

Proportion of homozygote AA observed

Proportion of homozygote AA expected

Déséquilibre de Liaison génétique

+

+

∆=

BDB

pBpADA

pAp

ABABR

Covariance (PA,PB)

Variance PA Excess homozygosity

Déséquilibre de Liaison génétique

Liaison (pseudo-R2) entre les allèles de 6 loci microsatellites(C4M79, Pf2689, TRAP, Pf2802, 7A11, C4M69), Djibouti, 2002

avec () ou sans () prise en compte des génotypes multilocus «doublons» ( significatif avec p< 0,0009)

Pseu

do-R

2

C4M79Pf2689

C4M79TRAP

C4M79Pf2802

C4M797A11

C4M79C4M69

Pf2689TRAP

Pf2689Pf2802

Pf26897A11

Pf2689C4M69

TRAPPf2802

TRAP7A11

TRAPC4M69

Pf28027A11

Pf2802C4M69

7A11C4M69

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Conclusion étude n°1

Structure à l’échelle du continentale et régionaleUrbanisation peut modifier la structure -homogénéiser à grande échelle malgré les distances géographiques-fragmenter localement les populations plasmodiales urbaines-importer de la diversité génétique (échanges régionaux)Des paludismes urbains (expansion épidémique

localisée )

PlanIntroductionEtude n°1: Structuration et diversité des populations plasmodiales

Structure à l’échelle du continent Transmission, urbanisation et populations plasmodiales

Etude n°2: Origine d’une épidémie en zone urbaine Prévalence des gènes de résistance Distribution et dynamique des populations plasmodiales

Etude n°3:Effets d’une diminution expérimentale de la transmission Impact sur la diversité et multiplicité des infections Prévalence des gènes de résistance

Merci de votre attention

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