Rétroaction entre épidémiologie et évolution dans des métapopulations hôte-parasite spatialement structureés – FEEDME

Un défi majeur en biologie porte sur la compréhension et la prévision de la dynamique des maladies infectieuses. L’importance de ces objectifs est renforcée par la modification globale des habitats et la mobilité croissante de nombreuses espèces animales et de leurs agents pathogènes. Dans ces processus, l’évolution pourrait jouer un rôle substantiel, bien qu’encore mal établi. Ce consortium réunit des chercheurs de Montpellier et de Lille autour de la dynamique éco-évolutive des systèmes hôtes-parasites. En combinant théorie et évolution expérimentale en microcosmes, nous intégrons (i) des scénarios de métapopulation spatialement explicites, (ii) les interactions entre démographie, épidémiologie et évolution, et (iii) l'évolution conjointe des traits d'interaction (résistance, virulence), de dispersion et du cycle de vie. L’objectif est de saisir comment la complexité des réseaux détermine les processus épidémiques et évolutifs, et d'évaluer les conséquences pour l'efficacité des stratégies d'intervention – une question cruciale pour l'écologie du changement global, la biologie de la conservation et l'épidémiologie.

Le projet est structuré en trois axes (Work Packages), avec des parties théoriques et expérimentales.

WP 1 : Coévolution sur structure spatiale homogène
(1.1.) Nous formulons des modèles généraux de (co)évolution hôte-parasite dans une métapopulation spatialement explicite. Une nouveauté est l'évolution simultanée des traits d'interaction (résistance, virulence) et de dispersion. Les modèles prédisent l'évolution des traits et l'émergence d'adaptation locale dans des réseaux simples. (1.2.) Pour les souches naturelles du protozoaire Paramecium caudatum et de son parasite bactérien Holospora undulata, nous caractérisons la covariation des traits d'interaction, d'histoire de vie et de dispersion. Nous développons des outils moléculaires pour quantifier la variation génétique par des estimations du changement de fréquence des souches. Les expériences dans des systèmes à deux sites abordent les compromis entre la sélection sur la résistance, la virulence et la dispersion. Un projet exploratoire de transcriptomique identifie les gènes de résistance de l'hôte.

WP 2 : Épidémiologie et évolution dans des réseaux complexes
(2.1.) Nous développons un cadre théorique éco-évo pour des configurations spatiales réalistes (réseaux aléatoires/modulaires/dendritiques). En combinant le WP 1 aux avancées de l'épidémiologie et de l'écologie des métacommunautés, les analyses et simulations explorent l'évolution conjointe des traits d'interaction et de dispersion. Nous évaluons les rétroactions avec la propagation et la distribution de l'infection et les conséquences pour les modèles génétiques d'adaptation locale. (2.2.) En parallèle, nous faisons évoluer expérimentalement des métapopulations en microcosme avec une structure spatiale réaliste, la transmission, la dispersion et la sélection se déroulant librement entre sites interconnectés. Nous suivons les épidémies en temps réel et lions l'évolution des traits à la modularité des réseaux spatiaux. En manipulant la composition génétique des populations, nous évaluons les rétroactions entre épidémiologie et évolution.

WP 3 : Structure spatiale complexe et stratégies d'intervention
(3.1.) Partant de WP 2, nous explorons les rétroactions éco-évo dans le contexte des stratégies d'intervention. Nous considérons différents objectifs stratégiques (prévention ou élimination), types d'intervention (guérison ou abattage) et configurations spatiales (modularité du réseau). Le succès des interventions est comparé pour des scénarios avec ou sans évolution de l'hôte et du parasite. (3.2.) En utilisant les dispositifs expérimentaux du WP 2, nous testons certaines prédictions des modèles. La variation génétique de l'hôte et du parasite est manipulée et la propagation de l'infection suivie pour différents scénarios d'intervention et de paysage.