Écologie et évolution des zoonoses

Dans un contexte d’augmentation des risques liés aux maladies infectieuses d’origine animale, nous nous attachons à mieux comprendre l’écologie et l’évolution des zoonoses ayant pour réservoirs des petits mammifères sauvages tels que les rongeurs, les musaraignes et les chiroptères.
Responsable de l'axe
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Nathalie CHARBONNEL
Directrice de recherche, INRAE

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Nos travaux s’attachent à identifier et évaluer l’influence des déterminants de la transmission à l’humain, prédire les risques d’émergence ou de réémergence des maladies, et proposer des solutions pour limiter l’impact sanitaire de ces maladies.

Elles s’inscrivent le long d’un continuum EcoHealth-One Health, avec l’ambition de prendre en compte l’ensemble des agents impliqués dans l’écologie des maladies infectieuses, incluant réservoirs, vecteurs, agents pathogènes et microbiome, mais aussi l’environnement et les facteurs liés aux comportements et usages humains.

Nos terrains d’étude privilégiés incluent la France, l’Afrique de l’Ouest et Madagascar.

Nos travaux se déclinent selon trois grands axes :

1. La caractérisation des réservoirs, de leur microbiome, des vecteurs et des agents de zoonoses dans leur environnement

L’écologie de la santé doit pouvoir s’appuyer en premier lieu sur la caractérisation précise des systèmes infectieux. Pour cela, nous faisons appel à la taxonomie intégrative et aux approches de génomique pour identifier les taxons composant les assemblages de mammifères réservoirs, leur microbiome et certains de leurs ectoparasites vecteurs d’agents zoonotiques tels que les puces. Nous internalisons de façon croissante des outils moléculaires et sérologiques permettant de détecter et caractériser des pathogènes comme les leptospires, les trypanosomes, les hantavirus ou les schistosomes. De plus, nous avons développé une bonne expertise pour décrire les compartiments microbiens dans leur ensemble, qu’ils soient pathogènes ou commensaux, au travers d’approches de séquençage haut-débit.

Ces travaux sont le plus souvent réalisés dans le cadre de suivis spatio-temporels menés dans des écosystèmes variés : villes, agroécosystèmes, forêts et habitats naturels. Cela nous permet de mieux comprendre l’impact des grands bouleversements d’origine anthropique (ex. transports, urbanisation, modes de gestion forestière, transition écologique) sur les faunes de micromammifères et les risques zoonotiques associés.

Notre expertise en génétique et génomique des populations nous permet par ailleurs de décrire la structuration spatiale des réservoirs et des vecteurs, d’inférer leurs dynamiques démographiques ou de tester des scénarios d’invasion biologique. Pour cela, nous utilisons des approches faisant appel à des marqueurs moléculaires tel que le génotypage de microsatellites, le séquençage et le génotypage haut débit, ainsi que des approches analytiques innovantes : random forest, DIY-ABC, MAPPI, etc.

2. L’écologie évolutive des interactions dans les systèmes hôtes-pathogènes

Il est désormais établi que les agents pathogènes évoluent au sein de communautés microbiennes diversifiées, commensales et pathogéniques, à des échelles intra- et inter-hôtes. La description de l’environnement biotique des pathogènes et de leurs réservoirs est un prérequis essentiel pour étudier l’influence des interactions sur la sévérité des maladies, ainsi que sur leurs dynamiques épidémiologiques et évolutives. Par conséquent, un de nos objectifs est de caractériser les réseaux d’interactions hôtes – parasites – microbiote dans les populations et les communautés naturelles de micromammifères. Pour cela, nous développons des approches permettant d’étudier la stabilité, la vulnérabilité ou la résilience de ces réseaux d’interactions face aux changements globaux, et d’en identifier les éléments clés dans la dynamique de transmission des pathogènes.

Nos recherches visent aussi à mieux comprendre les processus écologiques et évolutifs qui façonnent les interactions hôtes – pathogènes et expliquent la persistance, l’émergence ou la réémergence des zoonoses. Ces travaux impliquent des approches d’immunoécologie et de phylogénomique, de génomique des populations et de transcriptomique, menées sur des populations naturelles (ou en milieu contrôlé via des collaborations). Il s’agit, par exemple, d’évaluer si les diversités virales intra- et inter-hôtes affectent la transmission des hantavirus, ou d’étudier la variabilité du phénotype immunitaire de l’hôte et sa réponse (sensibilité, résistance ou tolérance) à différents pathogènes (hantavirus ; Plasmodium murin ; Yersinia pestis). Là encore, nous nous appuyons sur le développement d’approches « omiques » pour analyser simultanément différentes voies immunitaires et caractériser l’architecture génétique de la réponse. Cela implique l’identification chez les hôtes et les pathogènes des caractéristiques génétiques impliquées dans la virulence, notamment pour l’hantavirus Puumala. Nous étudions également l’évolution de cette virulence, par exemple dans le contexte d’un changement d’hôtes pour Toxoplasma ou le Plasmodium murin, ou d’un changement de communauté de micromammifères ou du microbiome pour l’hantavirus Puumala.

3. La production de connaissances pour la prédiction des risques zoonotiques et le développement de stratégies de contrôle des réservoirs

En tant que réservoirs, les petits mammifères et notamment les rongeurs représentent une cible importante pour contrôler de nombreuses maladies zoonotiques qui touchent l’humain. Ainsi, plusieurs de nos chantiers visent à proposer et évaluer des stratégies de gestion de ces réservoirs en concertation avec les différentes parties prenantes incluant les organisations internationales, les acteurs politiques et socio-économiques, les habitants et les publics à risque.

À titre d’exemple, plusieurs projets en cours en Europe et en Afrique visent à comprendre le risque d’exposition de certains publics à des pathogènes transmis par les micromammifères. Pour cela, nous essayons de déterminer à l’échelle d’un écosystème la distribution spatio-temporelle d’agents zoonotiques (ex. Leptospira, hantavirus, Borrelia crocidurae, Yersinia pestis, Schistosoma spp.) en lien avec les facteurs socio-environnementaux (ex. paysage, élevage, usages). Ces approches nous permettent de cartographier le risque dans le temps et dans l’espace (ex. suivi du virus Puumala en France), d’alerter les autorités sanitaires (ex. leptospirose et hantavirus Séoul au Bénin) et d’orienter en conséquence la surveillance (ex. mise en place d’une plateforme portuaire de surveillance environnementale au Bénin) ou les stratégies de contrôle (ex. projet pilote de gestion environnementale des rongeurs urbains – Ecologically-Based Rodent Management – au Niger, au Bénin, en Éthiopie et à Madagascar).

Pour mener à bien l’ensemble de ces travaux, nous nous appuyons largement sur les expertises de nos plateaux techniques de biologie moléculaire, collections et informatique. Nous avons également développé un vaste réseau de collaborateurs en France, en Europe et en Afrique, tant académiques (ex. UMRs et universités partenaires, ANSES, Instituts Pasteur, Centres Nationaux de Référence de l’OMS) qu’opérationnels (ex. hôpitaux, entreprises, services santé-environnement de différentes villes, ONF), politiques (ex. ministères) ou de la société civile (ex. ONG, groupements participatifs, associations).

L'actualité de l'axe​
Vaissière A.-C., Courtois P., Courchamp F., Kourantidou M., Diagne C.A., Essl F., Kirichenko N., Welsh M. & Salles J.-M. 2022. The nature of economic costs of biological invasions. Biological Invasions 24 : 2081-2101. (https://dx.doi.org/10.1007/s10530-022-02837-z)
Vulin J., Murri S., Madrières* S., Galan M., Tatard C., Piry S., Vaccari G., D’Agostino C., Charbonnel N., Castel G. & Marianneau P. 2021. Isolation and genetic characterization of Puumala Orthohantavirus strains from France. Pathogens 10 : 349. (https://dx.doi.org/10.3390/pathogens10030349)
Leroy B., Kramer A.M., Vaissière A.C., Kourantidou M., Courchamp F. & Diagne C.A. 2022. Analysing economic costs of invasive alien species with the invacost R package. Methods in Ecology and Evolution 13 : 1930-1937. (https://dx.doi.org/10.1111/2041-210x.13929)
Galal L., Stragier C., Boumediene F., Hamidovic A., Maugrion O., Darde M.L. & Mercier A. 2020. Combining spatial analysis and host population genetics to gain insights into the mode of transmission of a pathogen: The example of Toxoplasma gondii in mice. Infection, Genetics and Evolution 78 : 104142. (https://dx.doi.org/10.1016/j.meegid.2019.104142)
Ségard A., Romero A., Ravel S., Truc P., Dobigny G., Gauthier P., Etougbetche* J., Dossou* H.-J., Badou* S., Houéménou G., Morand S., Chaisiri K., Noûs C. & de Meeûs T. 2022. Development of nine microsatellite loci for Trypanosoma lewisi, a potential human pathogen in Western Africa and South-East Asia, and preliminary population genetics analyses. Peer Community Journal 2 : e69. (https://dx.doi.org/10.24072/pcjournal.188)
Galan M., Bordes A., Gauthier P., Kane M., Niang Y., Pierre E. & Granjon L. 2023. The diet of commensal Crocidura olivieri (Soricomorpha: Soricidae): predation on co-existing invasive Mus musculus suggested by DNA metabarcoding data. Mammalia 87 : 326-334. (https://dx.doi.org/10.1515/mammalia-2023-0021)
Stragier C., Piry S., Loiseau A., Kane M., Sow A., Niang Y., Diallo M., Ndiaye A., Gauthier P., Borderon M., Granjon L., Brouat C. & Berthier K. 2022. Interplay between historical and current features of the cityscape in shaping the genetic structure of the house mouse (Mus musculus domesticus) in Dakar (Senegal, West Africa). Peer Community Journal 2 : e11. (https://dx.doi.org/10.1101/557066)
Dool S.E., Picker M.D. & Eberhard M.J.B. 2022. Limited dispersal and local adaptation promote allopatric speciation in a biodiversity hotspot. Molecular Ecology 31 : 279-295. (https://dx.doi.org/10.1111/mec.16219)
Sow A., Seye D., Faye E., Benoit L., Galan M., Haran J. & Brévault T. 2020. Birds and bats contribute to natural regulation of the millet head miner in tree-crop agroforestry systems. Crop Protection 132 : 105127. (https://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2020.105127)
Behnke J.M., Stewart A., Smales L., Cooper G., Lowe A., Kinsella J.M., Bajer A., Dwuznik-Szarek D., Herman J., Fenn J., Catalano S., Diagne C.A. & Webster J.P. 2022. Parasitic nematodes of the genus Syphacia Seurat, 1916 infecting Cricetidae in the British Isles: the enigmatic status of Syphacia nigeriana. Parasitology 149 : 76-94. (https://dx.doi.org/10.1017/s0031182021001578)

BePRep

Identification of best practices for biodiversity recovery and public health interventions to prevent future epidemics and pandemics

Porteuse du projet : Nathalie Charbonnel
Bailleur : European union (HORIZON RIA, call HORIZON-CL6-2021-BIODIV-01-11)

Le projet BEPREP vise à identifier les stratégies de restauration écologique à bénéfice réciproque pour la biodiversité et la santé afin de promouvoir, à terme, des ‘solutions basées sur la nature’ comme outils majeurs de prévention des épidémies zoonotiques.

https://www.beprep-project.eu/

2022 - 2027​

BioRodDis

Managing BIOdiversity in forests and urban green spaces: Dilution and amplification effects on RODent microbiomes and rodent-borne DISeases

Porteuse du projet : Nathalie Charbonnel
Bailleur : BiodivERsA

Le projet BioRodDis vise à analyser les relations complexes entre biodiversité et infections zoonotiques aux échelles locales et européennes. Il fournit un cadre qui permet d’évaluer et prédire les impacts des pratiques de gestion des écosystèmes, des stratégies de conservation et/ou des changements climatiques sur la santé humaine et animale.

https://biodiversa-bioroddis.hub.inrae.fr/

2020 - 2023​
Programme BiodivERsA H2020 ERA-Net COFUND

DEBS-Plague

Deciphering the environmental, biological and societal factors driving the risk of plague reemergence in France

Porteurs du projet : Gauthier Dobigny & Florent Sebbane (Institut Pasteur, Lille)
Bailleur : PEPR Maladies Infectieuses Emergentes

DEBS-Plague aims at gathering historians, archaelogists, biologists, soil scientists and mathematicians in order to investigate the respective roles of animal reservoir and flea vector diversity.bacterial genome evolution and soil physcio-chemical characteristics in the risk of of plague (re)location, circulation and (re)emergence in French territories, with Madagascar used as reference current endemic region.

2024 - 2027

EctoPeste

Approche One Health contre la peste à Madagascar : test d’un insecticide systémique administré au réservoir Rattus rattus pour lutter onctre la puce vectyrice multi-résistante Xenopsylla cheopis

Porteurs du projet : Gauthier Dobigny & Karine Mouline (IRD, UMR Mivegec)
Bailleur : Défi Clé Riv’Oc

EctoPeste vise à établir la preuve de concept de l’efficacité et les conditions optimales de formulation d’appâts pour rongeurs enrichis avec un insecticide systémique destiné à lutter contre leur puce Xenopsyllla cheopis, vecteur principal de la peste à Madagascar.

2024 - 2025​

HANTARIS

Seoul HANTavirus Associated RISk in Cotonou

Porteur du projet : Guillaume Castel
Bailleur : PNR Est (ANSES)

HANTARIS a pour objectif d’étudier la circulation de l’hantavirus virus Séoul chez le rat dans la ville portuaire de Cotonou (Bénin). La variabilité génétique des souches détectées sera caractérisée et d’éventuelles contaminations humaines seront recherchées chez les travailleurs du port.

2023 - 2026​

INFERNO

INFEctions Rénales zooNOtiques liées aux rats dans les parcs zoologiques urbains

Porteur du projet : Guillaume Castel
Bailleur : Labex CEMEB

INFERNO a pour but d’analyser la distribution, la diversité génétique et les patrons de coinfection des bactéries du genre Leptospira et de l’hantavirus Seoul dans les populations de rats de deux zoos urbains, les parc du Lunaret (Montpellier) et de la Tête d’Or (Lyon).

2023 - 2024

InvaHealth

Global human health costs from biological invasions

Porteur du projet : Christophe Diagne
Bailleur : Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB)

Ce projet vise à catégoriser et quantifier les impacts des invasions biologiques sur la santé humaine. Elle reposera sur un cadre conceptuel comprenant une composante ‘éco-épidémiologique’ (détaillant les mécanismes par lesquels les invasions affectent la santé) et une composante ‘économique’ évaluant la distribution des coûts parmi les parties prenantes.

https://www.fondationbiodiversite.fr/la-frb-en-action/programmes-et-projets/le-cesab/invahealth/

2023 - 2024

MICETRAL

Invasive mice and rodent malaria in Africa: dissecting a natural parasite host shift involving two well-studied laboratory models

Porteur du projet : Carine Brouat & Franck Prugnolles, IRL REHABS
Bailleur : ANR

Le projet MICETRAL vise à comprendre comment des parasites de la malaria murine peuvent avoir changé d’hôte (et être passés d’un rongeur natif à un rongeur exotique envahissant :  la souris domestique au Gabon). Suite à des problèmes d’échantillonnages des parasites, le projet se recentre actuellement sur l’étude de la dynamique d’invasion de la souris domestique en Afrique, et ses conséquences sanitaires.

2020 - 2026

OHMI Tessékéré

Invasion biologique de la souris domestique (Mus musculus domesticus) dans le Ferlo oriental : dynamique d’expansion, interactions rongeurs-parasites et risques sanitaires associés

Porteur du projet : Christophe Diagne
Bailleurs : Centre National de la Recherche Scientifique & Labex DRIIHM (Dispositif de Recherche Interdisciplinaire sur les Interactions Hommes-Milieux)

Nous ambitionnons d’inventorier les communautés de petits mammifères et leurs assemblages de parasites/pathogènes présents dans les habitations du Ferlo Oriental au Sénégal, afin d’une part de documenter l’expansion géographique en cours de la souris domestique, et d’autre part de caractériser les potentiels dangers zoonotiques associés.

https://ohmi-tessekere.in2p3.fr/projets

2022 - 2024

PREACTS-AfriCam Sénégal

PREZODE in action in the global South – Africa & Cambodgia (déclinaison Sénégal)

Porteurs du projet : Laurent Granjon & Christophe Diagne
Bailleur : Agence française de développement (AFD)

L’objectif général est de co-construire localement un système d’information intégré pour contribuer à identifier, réduire et prévenir les épisodes d’émergence et de propagation des maladies zoonotiques à l’interface homme-animal-environnement, tout en prenant en compte l’impact socio-économique et la durabilité des solutions identifiées.

https://www.ird.fr/lancement-globale-du-projet-africam-pour-la-detection-precoce-des-maladies-emergentes

2023 - 2026​

RoCoCity

Rodent control in the city: health ecology and (re)exposure to rodent-borne infectious agents and vectors

Porteur du projet : Gauthier Dobigny
Bailleur : ANR et Région Occitanie via l’Institut Expos’UM

The project RoCoCity aims to investigate the impacts of rodent management on spatial and temporal changes in zoonotic exposome through several case studies conducted in French (Montpellier and Lyon zoos) and African (city markets in Senegal and Madagascar; an international seaport in Benin) urban socio-ecosystems.

2024 - 2026​

RodExpo

Anticoagulant RODenticides in rodent communities sampled along a gradient of forest anthropisation: EXPOsure and resistance

Porteur du projet : Nathalie Charbonnel
Bailleurs : Fondation Française pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB) (projet Synergie)

RodExpo vise à analyser la diversité génétique de la résistance aux rodenticides anticoagulants, ses variations et son évolution entre espèces de petits mammifères (espèces cibles -rats, souris- versus espèces non cibles) et entre sites boisés le long d’un gradient d’anthropisation.

https://www.fondationbiodiversite.fr/la-frb-en-action/programmes-et-projets/le-cesab/rodexpo/

2023 - 2024

ZOODUR

ZOOnoses et urbanisation DURable au Sud : comprendre les risques pour mieux les prévenir

Porteur du projet : Christophe Diagne
Bailleurs : Centre National de la Recherche Scientifique – Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires (MITI) – Défi Santé et environnement

Via une approche comparative entre sites urbains, péri-urbain et rural, ce projet collaboratif et interdisciplinaire de « socio-écologie des zoonoses » adopte une démarche EcoHealth pour comprendre, caractériser et prévenir les risques d’infections zoonotiques liés au rongeurs réservoirs dans le cadre de l’urbanisation en cours au Nord Sénégal.

https://miti.cnrs.fr/appel-a-projets/sante-et-environnement/

2023 - 2024