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Des parasites « manipulateurs » aux bactéries suicidaires : l’évolution à l’œuvre en épidémiologie

by Frédéric Magné - published on

Comment les parasites évoluent-ils pour maximiser leur transmission ? Et comment réagissent leurs hôtes et vecteurs potentiels ? L’équipe écologie et épidémiologie évolutive du Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive de Montpellier (CEFE), dirigée par Sylvain Gandon (directeur de recherche au CNRS), vient de publier trois articles sur ces questions alliant théorie et expérimentation.

Propagation d’une épidémie du bactériophage lambda sur un tapis bactérien. Les différentes couleurs désignent des bactéries E. coli infectées par différentes souches du virus, plus ou moins virulentes. © Thomas Berngruber, CEFE

Les moustiques préfèrent les oiseaux infectés par la malaria
Les parasites ont un objectif : assurer leur pérennité en infectant un maximum d’hôtes. C’est le cas des parasites du genre Plasmodium, responsables du paludisme chez l’homme et qui touchent d’autres espèces animales telles que les passereaux de nos régions (moineaux, mésanges…). L’équipe de Sylvain Gandon vient de montrer que Culex pipiens, le moustique vecteur de la malaria des oiseaux, piquait majoritairement des volatiles déjà infectés – ce qui a pour conséquence de garantir une meilleure transmission au parasite. Pour ce faire, une vingtaine de paires de canaris, l’un infecté, l’autre pas, ont été mises en présence de moustiques sains. Résultat : durant la phase aigüe de l’infection chez l’oiseau, les moustiques piquent indifféremment l’oiseau sain ou l’oiseau malade ; en revanche, la préférence pour les volatiles infectés est nette, de l’ordre de 60 %, lors de la phase chronique – beaucoup plus longue – de la maladie. « Il serait désormais intéressant de savoir si les moustiques porteurs de la malaria continuent à piquer les oiseaux malades, ce qui ne serait pas forcément très efficace du point de vue du parasite » indique Sylvain Gandon. Le chercheur veut également découvrir ce qui détermine le choix des moustiques pour les oiseaux infectés - peut-être une odeur ? –, ce qui permettrait d’envisager de nouvelles actions de prévention de la maladie. 

La virulence des virus diminue avec l’épidémie
L’équipe écologie et épidémiologie évolutive du CEFE a, cette fois, analysé l’évolution de la virulence des virus lors des épidémies. « Les modèles théoriques indiquent que le début d’une épidémie se caractérise par le succès des souches les plus transmissibles et les plus virulentes, afin d’infecter un maximum d’hôtes sains, tandis que la fin de l’épidémie favorise les souches moins virulentes, explique Sylvain Gandon. Nous voulions valider ces prédictions par l’expérience. » Pour ce faire, l’équipe a ciblé un type particulier de virus qui s’attaque spécifiquement aux populations de bactéries - un bactériophage (ou phage). « Nous avons introduit deux souches du phage lambdaau sein d’une population d’Escherichia coli (bactérie intestinale présente chez les mammifères et l’homme), explique le chercheur. Une souche extrêmement virulente qui fait exploser la bactérie et produit davantage de virus, une souche moins virulente qui se « contente » de s’intégrer au génome de la bactérie et se divise en même temps qu’elle. » Les résultats obtenus valident les prédictions théoriques : la souche virulente l’emporte dans un premier temps, et cède sa place à la souche moins virulente en fin d’épidémie, lorsque le virus a tout intérêt à préserver le peu de véhicules sains (les hôtes, donc) qui subsistent. « L’objectif, à terme, est de produire un modèle mathématique décrivant avec fiabilité l’évolution des épidémies. » 

Des bactéries suicidaires pour échapper aux virus
La progression des virus et autres pathogènes ne va pas sans se heurter à la résistance des hôtes : destruction de l’intrus par le système immunitaire de l’hôte, ou, dans le cas de certaines bactéries, suicide destiné à éviter la contagion au reste de la population bactérienne. « Du point de vue de l’évolution, le suicide d’un individu n’a de sens que dans la mesure où il protège un groupe partageant les mêmes gènes », explique Sylvain Gandon. En utilisant Escherichia Coli et un virus s’attaquant spécifiquement aux bactéries : un bactériophage du nom de T6, l’équipe de chercheurs a montré que ces comportements suicidaires – aussi qualifiés d’altruistes – ne pouvaient s’effectuer que dans un environnement spatialement structuré. « Un milieu où les bactéries ne bougent pas ou presque pas, par exemple un milieu visqueux, favorise la formation de clusters génétiquement homogènes, et donne tout son sens à une stratégie de défense altruiste », indique le chercheur. Outre la mise en place de nouvelles stratégies de lutte contre les infections bactériennes, ce résultat intéresse directement le traitement du cancer et devrait permettre une utilisation optimale des virus oncolytiques : ces virus s’attaquent spécifiquement aux cellules cancéreuses en provoquant leur auto-destruction (apoptose). 

Références :

"Malaria infection increases attractiveness to uninfected mosquitoes", publié online dans Ecology Letters du 3 décembre 2012 par S. Cornet, A. Nicot , A. Rivero et S. Gandon.

"Evolution of virulence in emerging epidemics", par T.W. Berngruber, R. Froissart, M. Choisy et S. Gandon. A paraître en mars dans PLoS Pathogens. 

"Evolution of suicide as a defense strategy against pathogens in a spatially structured environment", publié online dans Ecology Letters du 17 janvier 2013 par T. W. Berngruber, S. Lion et S. Gandon.

Contact chercheur

Sylvain Gandon, Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive de Montpellier (CEFE). Tél. : 04 67 61 33 18. Mél : sylvain.gandon@cefe.cnrs.fr

Contact presse

Aurélie Lieuvin, chargée de communication de la délégation Languedoc-Roussillon, Tél : 04 67 61 35 10 Mél : aurelie.lieuvin@dr13.cnrs.fr