Soutenance mémoire
Épidémiologie du paludisme
Le paludisme est une des maladies parasitaires les plus répandues dans le monde. Selon les estimations de l’OMS, le paludisme est endémique dans 104 pays dans le monde en 2012 (WHO, 2013) (figure 1). Dans le passé, la maladie avait une distribution mondiale, mais tous les pays qui ont réussi à élever leur niveau de vie ont fait reculer la transmission palustre. Celle-ci est restée maintenant largement confinée aux régions tropicales. Tusting et al.(2013) ont montré le lien entre le statut socio-économique et le risque élevé de paludisme chez les enfants. Cette maladie touche principalement les populations les plus démunies qui vivent dans les zones où les conditions de logement n’offrent que peu ou pas de protection contre les moustiques. Dans le monde, l’OMS estime environ que 3,4 milliards de personnes sont exposées au risque de transmission palustre. L’Afrique subsaharienne concentre plus de 80% des cas et 90% des décès dont la plupart concerne les enfants de moins de cinq ans. Dans cette région, Plasmodium falciparum est responsable de la forme la plus grave de la maladie et chez les enfants, les accès palustres graves peuvent provoquer des atteintes neurologiques irréversibles. La maladie peut aussi être à l’origine d’une scolarité lente et difficile chez les enfants avec un taux d’absentéisme scolaire très élevé. Le paludisme a de graves conséquences économiques, en raison d’une diminution des capacités de travail qui pèse sur les revenus et sur la productivité des entreprises. Les dépenses directes imputables à la maladie constituent 5,8% du produit intérieur brut soit 12 milliards de dollars par an en Afrique subsaharienne (Sachs, 2001). Elle ralentit ainsi la croissance et le développement économique et perpétue le cercle vicieux de la pauvreté.
Situation du paludisme au Sénégal
Au Sénégal, le paludisme sévit de façon endémique, avec une recrudescence en saison des pluies (Thiam et al., 2011). Mais des disparités importantes du niveau de l’endémicité existent entre les différentes régions du pays (Faye et al., 2011). Les espèces du genre Plasmodium présentes dans la zone sont P. falciparum, P. malaria et P.ovale. Mais la quasi-totalité des cas de paludisme rapportés est due à P. falciparum, et les trois vecteurs An. gambiae s.s, An. arabiensis et An. funestus assurent l’essentiel de la transmission. An. melas, An. nili et An. pharoensis jouent un rôle de vecteurs secondaires d’importance locale (Faye et al., 2011).
Du nord au sud, le pays est divisé en trois zones biogéographiques : la zone sahélienne au nord, la zone sahélo-soudanienne au centre et la zone soudano-guinéenne au sud. Mais la prise en compte des paramètres de la transmission et de la morbidité a permis de distinguer un faciès sahélien au nord et au centre et un faciès tropical au sud (Faye et al., 1995a).
Le faciès sahélien est caractérisé par une transmission saisonnière inférieure à 4 mois. La transmission est assurée par An. arabiensis et An. gambiae s.s. Le taux d’inoculation entomologique varie de 0 à 20 piqûres infectées par personne par an. La morbidité palustre est faible et instable dans cette zone.
Le faciès tropical est marqué par une longue période de transmission étroitement liée au régime des précipitations. Dans ce faciès, la transmission dure entre 4 à 6 mois et elle est assurée essentiellement par An. gambiae, An. arabiensis, à qui peuvent se joindre par endroitsAn. funestuset An. melas. Le niveau de la transmission dans cette zone est hyperendémique avec un taux d’inoculation entomologique qui peut être supérieur à 100 piqûres infectées par personne et par an.
Dans les types de faciès, les niveaux de la transmission varient selon les localités et l’année en raison des conditions écologiques, climatiques et anthropiques.
En 1995, le Sénégal a élaboré un Programme National de Lutte contre le Paludisme (PNLP) et la mise en place de plans stratégiques pour lutter contre la maladie a permis une baisse de la morbidité palustre qui est passée de 22,25% en 2007 à 3,07% en 2009 (figure 3).
La mortalité palustre durant cette période est passée de 18,17% à 4,41% (PNLP, 2010). Le pays est actuellement en phase de contrôle du paludisme. Cependant, les efforts de lutte doivent être consolidés pour atteindre la phase de pré-élimination puis d’élimination du paludisme.
Généralités sur les vecteurs
Un vecteur n’est pas une simple seringue récupérant un agent pathogène chez un vertébré pour l’injecter à un autre. C’est un point de passage obligatoire pour la diffusion de l’agent pathogène qui va soit « simplement » s’y multiplier (virus) ou y assurer une part de son cycle (parasites) (Pages et al., 2007).
Le genre Anophelesest sans doute le genre le plus étudié et le plus connu des moustiques, en grande partie, en raison de leur impact sur la santé humaine en tant que vecteurs d’agents pathogènes du paludisme et également de filarioses. Après plus d’un siècle d’études menées par des entomologistes médicaux, des taxonomistes et des généticiens, 468 espèces d’anophèles réparties en sept sous-genres sont actuellement connues (Harbach, 2013). La position systématique des anophèles est la suivante : ils appartiennent à l’embranchement des Arthropodes, à la classe des Insectes, à l’ordre des Diptères, au sous-ordre des Nématocères et à la grande famille des Culicidae. Cette famille compte plus de 3540 espèces et sous-espèces.
Les anophèles appartiennent à la sous famille des Anophelinaeet au genre Anopheles.Ils sont répartis sur l’ensemble de la planète à l’exception de quelques îles du Pacifique et celles éloignées de l’Atlantique et quelques terres isolées comme les îles Seychelles (Robert et al., 2011) (figure 5). Approximativement 70 d’entre elles ont la compétence de transmettre à l’homme les parasites du paludisme (Service & Townson, 2002 ; Sinka et al., 2012), mais 41 espèces sont considérées comme capables de transmettre le paludisme à un niveau de préoccupation majeure pour la santé publique (Hay et al., 2010).
La répartition des anophèles à travers le monde n’est pas identique à celle du paludisme.
En effet, certaines parties du monde sont à l’abri de la transmission du paludisme malgré la présence d’anophèles. Le phénomène de l’anophélisme sans paludisme a été constaté dans de nombreux pays qui étaient autrefois impaludés. Les pays de l’Europe où le paludisme était très répandu jusqu’à la moitié du XXème siècle en sont des exemples (Fantini, 1994). Les conditions socio-économiques réduisent les risques de ré-émergence de la maladie dans ces zones, mais une vigilance entomologique et épidémiologique doit être maintenue et même augmentée dans le contexte actuel de changement climatique et de mondialisation.
Cycle biologique des anophèles
La durée de vie d’un anophèle adulte se situe autour d’une semaine à dix jours chez le mâle et de deux à quatre semaines pour la femelle en région tropicale (Mouchet et al., 2004). Le mâle peut féconder plusieurs femelles mais la femelle ne s’accouple généralement qu’une seule fois et conserve le sperme dans des spermathèques tout au long de sa vie pour féconder tous les lots d’œufs successifs (Clements, 1992). Le mâle est incapable de perforer la peau des vertébrés. Seule la femelle est hématophage et le repas de sang n’est pas indispensable à sa survie mais plutôt à la maturation de ses œufs. Le premier repas de sang est pris entre le troisième et sixième jour après l’émergence. Après chaque repas sanguin, la femelle se réfugie dans un abri, appelé gîte de repos, jusqu’au développement complet des œufs. Quand les œufs sont bien développés, elle se met à la recherche d’une collection d’eau pour y pondre. Le choix du gîte diffère selon l’espèce anophélienne ; il s’agit pour la plupart d’eau douce, non polluée et peu agitée permettant le développement ultérieur des larves. Cette phase qui débute par la prise du repas de sang jusqu’à la ponte constitue le cycle gonotrophique. Dans les régions tropicales, ce cycle dure 48 à 72 heures selon les espèces et la température. Dans les zones tempérées et froides, il peut durer plus d’une semaine.
La femelle d’anophèle pond habituellement entre 50 à 300 œufs. Ceux-cide formes plus ou moins ovoïdes, sont déposés à la surface de l’eau et sont pourvus latéralement de flotteurs qui leur permettent de conserver une position horizontale. De chaque œuf sortira une larve d’environ 1mm (millimètre) qui subit trois mues consécutives et passe ainsi par quatre stades larvaires morphologiquement comparables. Leur nourriture est constituée d’éléments planctoniques (bactéries, algues microscopiques, organismes unicellulaires…). Au quatrième stade, la larve d’anophèle mesure environ 12 à 15 mm.La durée du stade larvaire, peut varier entre dix à douze jours. Au terme de sa croissance la larve de stade 4 subit alors une quatrième mue pour donner naissance à une nymphe qui ne se nourrit pas. La durée de vie de la nymphe est courte, un à deux jours généralement. A l’éclosion, la nymphe s’immobilise à la surface de l’eau, allonge son abdomen puis le moustique adulte (imago), par une fente dorsale le long du thorax, dégage sa tête, ses ailes puis ses pattes et enfin son abdomen. Quelques minutes après, ayant déplissé et étalé ses ailes, il peut prendre son envol. La durée totale du cycle, de l’œuf à l’adulte est de huit jours à une température de 31°C (Pages et al., 2007) et de vingt-cinq jours à 26°C.
Génétique des populations du complexe An. gambiae
Définition de la génétique des populations et particularités
La génétique des populations est l’étude de la variabilité génétique entre et au sein des populations naturelles. Cette discipline s’attache à décrire et prédire la constitution ou la structure génétique des populations, c’est-à-dire les fréquences alléliques et génotypiques des populations soumises à des forces évolutives et à différents modes de reproduction. Les forces évolutives sont au nombre de quatre, la sélection naturelle, la mutation, la dérive génétique et la migration, et font varier les fréquences alléliques. Les systèmes de reproduction font uniquement varier les fréquences génotypiques. La variabilité en génétique intrapopulationnelle est qualifiée de polymorphisme et traduit le fait que tous les individus d’une même espèce ne sont pas semblables. L’évolution des populations peut aboutir sous certaines conditions à la formation de nouvelles espèces.
La génétique des populations s’applique dans plusieurs domaines d’une grande importance pour la biodiversité et l’écologie. Son application dans le domaine de l’entomologie médicale a permis une description précise de la variabilité génétique des populations de vecteurs, de quantifier les flux géniques entre les populations, d’identifier les populations résiduelles après traitement des habitats par des insecticides ainsi que l’origine écologique des vecteurs recolonisant les habitats, de décrypter les capacités d’adaptation incluant les mécanismes de résistance des vecteurs aux anthroposystèmes. Couplées à des données environnementales, les données de génétique des populations fournissent des indications précieuses permettant de mieux comprendre l’éco-épidémiologie des maladies vectorielles et de lutter plus efficacement contre celles-ci (Harry et al., 2000).
Les locus microsatellites
Les microsatellites sont de courtes séquences d’ADN présentant un motif répété qui peut porter sur 2 à 5 nucléotides (Harry, 2008). Le motif répété peut être un dinucléotidique (GT)n, trinucléotidique (CAT)n, tétranucléotidique (CAGT). Le nombre de répétitions n est en moyenne de 10 à 30. On parle généralement de microsatellites, des dénominations telles que SSR («Simple Sequence Repeat»), STR («Short Tandem Repeats»), TR («tandem repeats») ou VNTR («Variable Number of Tandem Repeats»), peuvent encore être trouvées dans la littérature. L’existence des microsatellites dans le génome est connue depuis plusieurs années, mais ils ont été longtemps considérés comme des séquences de peu d’intérêt. Ils ont été utilisés comme marqueur à partir de 1989 du fait qu’ils sont hautement polymorphes, codominants, abondants dans presque tous les génomes (Lehmann et al., 1996). Ce polymorphisme correspond à une variation dans le nombre de copies de motif de base et porte ainsi sur la taille du microsatellite. Les taux de mutations mesurés expérimentalement sont de l’ordre de 10 -2 à 10 -6 par kb. Du fait de leur taux de mutation élevé et d’une faible pression de réparation de ces mutations, les microsatellites étant le plus souvent situés dans des régions non codantes de l’ADN, il en résulte un grand nombre d’allèles différents. Pour chaque individu, on peut établir un profil génétique qui est l’ensemble des allèles présents aux différents locus étudiés. On réalise ainsi le « génotypage d’un individu ».
Spéciation chez An. gambiae s.s
Études cytogénétiques
La répartition très large d’An. gambiae s.s en Afrique et son potentiel adaptatif à des environnements très variés ont soulevé de multiples interrogations chez ce vecteur. De plus, du fait de la présence d’inversions chromosomiques très polymorphes sur le chromosome 2, ce vecteur est étudié comme un modèle de spéciation écologique. Ces inversions apparaissent comme de larges unités de recombinaison qui impliquent un ensemble de gènes coadaptés, conférant aux individus des capacités d’adaptation à différents milieux. Il en résulte un mécanisme de différenciation écotypique (Della Torre et al., 2005) chez les populations d’An. gambiae s.s. Ceci a permis de distinguer cinq formes chromosomiques : Forest, Savanna, Bamako, Bissau, Mopti (Coluzzi et al., 1985 ; Touré et al., 1998 ; Wondji, 2005) réparties selon le degré d’aridité du milieu (figure 11). Les formes chromosomiques Forest, Bissau, Bamako et Mopti sont uniquement rencontrées en Afrique de l’Ouest alors que la forme chromosomique Savanna est rencontrée dans toute l’aire de répartition du complexe An. gambiae (Carnevale & Robert, 2009).
Matériels et Méthodes
Site d’étude
Le village de Dielmo (13°45’N, 16°25’W) est situé dans une zone de savane soudanienne du Saloum, au Sénégal. Le village est situé à 280 km au sud-est de Dakar et à 15 km au nord de la Gambie (figure 13). Le climat est de type sahélien avec une saison pluvieuse qui dure de juin à octobre et une saison sèche de novembre à mai. Dielmo compte approximativement 500 habitants répartis dans 42 concessions qui sont construites dans un style traditionnel avec des murs en banco et des toits de chaume. L’activité principale des habitants est la culture du mil et de l’arachide pendant la saison des pluies et le maraîchage pendant la saison sèche. Les ventes des mangues et des noix de cajou fournissent des revenus supplémentaires aux habitants du village. De petits troupeaux d’animaux domestiques vivent en contact étroit avec les habitants dans les maisons.
Dielmo a été sélectionné après que des enquêtes préliminaires palustres soient effectuées dans plusieurs villages du Sine Saloum entre juin et décembre 1989 (Trape et al., 1994). Trois critères majeurs ont guidé au choix du village : un niveau holoendémique du paludisme avec uneforte prévalence (86% des gouttes épaisses des enfants étaient positifs à la fin de la saison sèche en juin 1989), une absence totale de chimioprophylaxie et une faible fréquentation des structures sanitaires (0,27 consultation par habitant en 1989, ce qui était quatre fois moins que la moyenne du district de Toubacouta situé à 10 km du village). Après consentement de la population et des autorités nationales pour la mise en place d’une plateforme de recherche sur le paludisme, une station de recherche comprenant un dispensaire et sept cases pour le personnel du projet, a été construite entre janvier et mars 1990. Depuis cette date, les habitants du village sont suivis quotidiennement et des études cliniques, parasitologiques, immunologiques et entomologiques sont effectuées pour comprendre la relation entre l’hôte, le parasite et le vecteur.
L’autre particularité du village est qu’il est traversé par un cours d’eau permanent qui favorise la prolifération des larves d’anophèles et par conséquent la transmission est pérenne.
Durant la première année de suivi (juin 1990-mai 1991), le nombre de piqûres infectées par personne et par an a été estimé à 101,2 ; 19,9 et 8,9 respectivement pour P. falciparum, P. malariae, P. ovale (Trape et al., 1994). Au cours de la deuxième année d’étude, la transmission palustre a considérablement augmenté avec 272,5 ; 53,5 et 24,1 piqûres infectées par personne respectivement pour les trois espèces de Plasmodium, malgré l’absence de variation importante des précipitations ou un autre paramètre climatique (Trape et al., 1994).
Depuis la mise en place du projet, quatre molécules ont été successivement utilisées pour le traitement des accès palustres : le quinimax (juin 1990 – décembre 1994), la chloroquine (janvier 1995 – octobre 2003), l’amodiaquine-sulfadoxine pyriméthamine (novembre 2003 – mai 2006), et depuis juin 2006, les combinaisons thérapeutiques à base d’artémisinine (CTA) sont utilisés comme traitement de première ligne des cas de paludisme. En juillet 2008, une couverture en moustiquaires imprégnées d’insecticides de type Permanet 2.0 a été effectuée dans tout le village. Et en juillet 2011, toutes les moustiquaires ont été renouvelées.
Résultats
Données entomologiques
Entre 2006 et 2013, un total de 38296 moustiques a été collecté par 1032 hommes-nuits (tableau I). Les anophèles représentent 41,57% des moustiques collectés. Parmi ces anophèles, An. gambiae s.l. et An. funestus sont les espèces les plus capturées (26,22 et 14,66% respectivement). Six autres espèces d’anophèles ont aussi été capturées mais représentent un faible pourcentage du total des captures (0,68%). Parmi ces espèces, An. zeimanni et An. pharoensis sont les plus représentées (43,1 et 42,38% respectivement) puis vient An. welcomei (13%) alors que les espèces An. brunnipes, An. nili, et An pretoriensis représentent moins de 1% des populations (tableau II). Il est à noter que l’on enregistre en 2009, juste après la mise en place des moustiquaires, un pic pour ces populations anophéliennes où plus de 100 individus ont été capturés contre 10 à 30 pour les autres années.
Les moustiques du genreAedes,Culex,Mansonia ont aussi été collectés dans le village et ils représentent 58,43 % des moustiques capturés en 8 ans de collecte. Il est à noter que les populations de Culex, d’Aedes et de Mansonia représentent environ 40% de la population totale des moustiques jusqu’en 2007 avec un nombre total d’individus compris entre 2844 (2006) et 1322 (2007). A partir de 2008, la tendance est inversée entre les populations d’anophèles et les populations de Culex, d’Aedes et de Mansonia.Le pourcentage pour les populations non anophéliennes a doublé (65,70% et 66,71%) en 2008 et 2009 avec respectivement 3420 et 5332 individus, et atteint même 84,84% en 2012 avec 3146 individus.
En 2013, le nombre de moustiques échantillonnés est assez faible (1782 individus, 1088 anophèles), cependant, une inversion de la tendance est observée avec une remontée du pourcentage des populations d’anophèles à un niveau équivalent à celui enregistré avant 2008 par rapport aux populations non anophéliennes.
Le taux d’infection
L’infection par P. falciparum a été détectée chez An. gambiae s.l.et An. funestus. Sur les autres espèces d’anophèles capturées, la présence de l’antigène circumsporozoïtique (CSP) du parasite n’a pas été observée. Les résultats du test statistique réalisés sur ces espèces infectées par Plasmodiumsont donnés dans le tableau V. Ils montrent une variation de l’infection en fonction de l’année (P-value = 6,473×10 -07 ) mais pas en fonction de l’espèce (P-value = 0,834). En revanche l’interaction entre espèce et année est significative (P-value = 0,0003), ce qui veut dire que la variation de taux d’infection d’une année à l’autre n’est pas la même pour les deux vecteurs. Chez An. funestus, le taux d’infection est nul après 2008 jusqu’en 2013 alors que chez An. gambiae s.l., aucune différence significative n’est observée entre les années.
Les résultats des taux d’infection pour chaque espèce et chaque année sont indiqués dans le tableau VI.
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Table des matières
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Chapitre I. SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Épidémiologie du paludisme
II. Faciès épidémiologiques du paludisme en Afrique
III. Situation du paludisme au Sénégal
IV. Transmission du paludisme
IV.1. Généralités sur le parasite
IV.1.1. Cycle de développement du parasite
IV.2. Généralités sur les vecteurs
IV.2.1. Cycle biologique des anophèles
V. Le complexe Anopheles gambiae
V.1. Détermination des espèces du complexe An. gambiae
V.2. Répartition géographique et biologie des espèces du complexe An. gambiae
VI. Génétique des populations du complexe An. gambiae
VI.1. Définition de la génétique des populations et particularités
VI.2. Les marqueurs moléculaires
VI.2.1. Les locus microsatellites
VI.2.2. Biais associés à l’utilisation des marqueurs microsatellites
VI.3. Études cytogénétiques du complexe d’An. gambiae
VI.4. Spéciation chez An. gambiae s.s
VI.4.1. Études cytogénétiques
VI.4.2. Études moléculaires
VII. Le groupe Anopheles funestus
VIII. La lutte antivectorielle
VIII.1. Les différents insecticides
VIII.2. Les méthodes de lutte antivectorielle
VIII.2.1. La lutte anti-larvaire
VIII.2.2. La lutte anti-adulte
IX. Les risques de ré-émergence du paludisme
IX.1. La résistance des vecteurs aux insecticides
IX.1.1. La résistance par modification de la cible de l’insecticide
IX.1.2. La résistance métabolique
IX.2. La résistance comportementale
Chapitre II. Dynamique spatio-temporelle des populations de vecteurs
I. Problématique
II. Matériels et Méthodes
II.1. Site d’étude
II.2. Méthode d’échantillonnage
II.3. Identification morphologique
II.4. Dépistage des moustiques infectés par Plasmodium falciparum
II.5. Extraction d’ADN
II.6. Identification moléculaire par la réaction de polymérisation en chaîne
II.7. Électrophorèse sur gel d’agarose
II.8. Analyse des résultats
III. Résultats
III.1. Données entomologiques
III.2. Densité agressive
III.3. Cycle d’agressivité horaire
III.4. Le taux d’infection
III.5. Le taux d’inoculation entomologique
III.6. Le taux de parturité
III.7. Composition des populations du complexe An. gambiae s.l
III.8. Implication des populations d’An. gambiae s.l. dans la transmission
III.9. Densité des populations des vecteurs capturés la nuit et le jour
III.10. Densité agressive et transmission pendant les captures de jour et de nuit
III.11. Lieu de piqûre
IV. Discussion …
Chapitre II. Structure génétique des populations d’An. gambiae s.s et d’An. arabiensis
I. Problématique
II. Matériels et Méthodes
II.1. Échantillonnage
II.2. Sélection des marqueurs microsatellites
II.3. PCR des locus microsatellites par multiplexage
II.4. Génotypage des individus
II.5. Analyse des données génétiques
II.5.1. Variabilité génétique
II.5.1.1. Le nombre d’allèles et les fréquences alléliques
II.5.1.2. Le taux d’hétérozygotie
II.5.2. Équilibre génétique
II.5.2.1. Équilibre de Hardy-Weinberg
II.5.2.2. -Déséquilibre de liaison
II.5.3. Différenciation génétique
II.5.4. Analyse de la structure des populations
III. Résultats
III.1. Composition génotypique des populations d’An. gambiae s.l
III.2. Qualité des marqueurs microsatellites
III.3. Analyse génétique des populations d’An. gambiae s.s. avec 11 locus
III.3.1. Diversité génétique
III.3.2. Différenciation génétique
III.3.3. Structuration génétique
III.4. Analyse génétique des populations d’An. arabiensis avec 10 locus
III.4.1. Diversité génétique
III.4.2. Différenciation génétique
III.4.3. Structuration génétique
III.5. Structuration génétique entre An. gambiae s.s et An. arabiensis
IV. Discussion
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
