Le paludisme trouve dans la région amazonienne des conditions favorables à la transmission de la maladie, par un moustique vecteur qui est essentiellement l’Anophèles darlingi, se reproduisant en milieu aquatique. Ce moustique est connu pour sa grande adaptabilité aux conditions environnementales et en Amazonie, il est réputé être plus spécialement trouvé près des fleuves d’eau blanche (chargée en sédiments). La relation entre la présence du moustique et la couleur des eaux a été peu étudiée à l’échelle régionale. La présente étude a utilisé 11 années d’images MODIS à 250 m de résolution et un pas de temps mensuel, dont il a été extrait un indicateur de réflectance des eaux. D’autre part, ce travail de thèse exploite les données épidémiologiques du système de surveillance épidémiologique brésilien du paludisme. L’objectif principal est d’évaluer les corrélations entre la dynamique saisonnière de la réflectance des eaux et l’incidence parasitaire du paludisme sur différentes zones de l’État d’Amazonas afin notamment de comprendre l’influence de la couleur des eaux sur la présence du vecteur et donc la transmission du paludisme. Les résultats obtenus permettent de montrer que les notifications concernant le paludisme dans l’Etat d’Amazonas sont en effet corrélées aux eaux blanches, mais que les eaux noires ont aussi une corrélation avec l’incidence du paludisme, d’une façon sensiblement différente, à la fois dans le temps et dans l’espace. Ces résultats pourront être utiles à l’amélioration de notre compréhension des risques épidémiologiques dans cette région ainsi qu’à la mise en place de programme de surveillance plus efficaces, même si le facteur étudié, i.e. la couleur des eaux, n’est qu’un facteur parmi beaucoup d’autres qui influent sur le risque d’infection paludéen. / Malaria in the Amazon region finds favorable conditions for the transmission of the disease by the mosquito vector Anopheles darlingi, which breeds in water. This mosquito is known for its great adaptability to environmental conditions. In the Amazon it is deemed to be especially found near rivers of white water (loaded with sediments). The relationship between the presence of the mosquito and water color has been little studied regionally. This study used 11 years of MODIS 250 m resolution and a monthly time base, which enable extracting a reflectance index of water. Secondly, this thesis uses the epidemiological data of the Brazilian system of epidemiological surveillance of malaria. The main objective is to evaluate the correlation between the seasonal dynamics of the reflectance of water and parasite incidence of malaria on different areas of the State of Amazonas in particular to understand the influence of water color on the presence of the vector and therefore the transmission of malaria. The results obtained show that notifications of malaria in the state of Amazonas are indeed correlated with white water, but the black water also have a correlation with the incidence of malaria, a substantially different way, since in the former case, the correlation is related to the flood, while in the case of black water, the presence of Anopheles and the flood are disconnected. These results may be useful in improving our understanding of epidemiological risks in the region and the establishment of more effective compliance program, even if the factor of interest, ie the color of the water is one factor among many others that affect the risk of malaria infection.

Ce travail vise à estimer l’impact de co-infections sur le terrain et à mieux comprendre le synergisme possible entre agents pathogènes en conditions expérimentales. Nous nous sommes intéressés à E. coli (O78) et au virus influenza faiblement pathogène (LPAIV, H6N1) dans le modèle dinde. Les oiseaux ont été infectés par voie aérosole pour reproduire l’infection respiratoire. L’excrétion virale ainsi que les lésions ont été plus importantes lors de la co-infection, ce qui suggère une patho-génicité accrue. Ces résultats montrent que E. coli et LPAIV ont un effet additif sur la maladie respiratoire lors qu’ils ont été inoculés soit simultanément soit en différé (à 3 jours d’intervalle) à des dindes naïves. En parallèle, nous avons étudié les virus respiratoires en circulation dans les élevages pakistanais. Des co-infections avec le LPAIV H9 (lignage G1) et le virus de la maladie de Newcastle (génotype VII) ont été fréquemment observées. / The purpose of this study was to assess the burden of co-infections in the field and to better understand the possible synergism between pathogens in a laboratory setting. We focussed on E. coli (O78) and low pathogenic avian influenza virus (LPAIV, H6N1) in turkey model and infected the birds via the aerosol route to reproduce respiratory disease. Viral shedding and lesions were more severe and persisted longer during coinfection indicating possible enhancement of pathogenesis for LPAIV by E. coli and vice versa. These findings all endorse our conclusions that E. coli and LPAIV exercise an additive pathogenic effect in the reproduction of respiratory disease if given simultaneously or spaced by three days between the viral and the bacterial challenges to susceptible turkeys. In parallel, we studied avian respiratory agents circulating in the field in Pakistani farms. There, we focussed on co-infections as well, targeting viruses only as a first study. We observed frequent LPAIV H9 (G1 lineage) and Newcastle disease virus (genotype VII) coinfections in the field.

Le purpura rhumatoïde, récemment renommé vascularite à IgA (IgAV) est, en Occident, la vascularite systémique la plus fréquente de l’enfant. Cette vascularite leucocytoclasique IgA-médiée des petits vaisseaux touche principalement la peau, les articulations, le tube digestif et les reins. L’évolution est le plus souvent favorable mais certains patients peuvent développer une pathologie rénale chronique. L’étiologie de l’IgAV étant inconnue, les études épidémiologiques sont importantes afin de générer des hypothèses étiologiques. La première partie de cette thèse consacrée à l’épidémiologie de l’IgAV, consiste en une revue de la littérature résumant l’ensemble des connaissances actuelles d’épidémiologie descriptive de l’IgAV ainsi que les facteurs de risque génétiques ou environnementaux rapportés. La seconde partie est une étude prospective sur 3 ans décrivant les caractéristiques épidémiologiques des cas incidents d’IgAV survenus chez les enfants habitant le département du Val de Marne, localisé au sud-est de Paris. Grâce à une analyse capture–recapture à 4 sources, nous avons estimé l’incidence annuelle de l’IgAV à 30/100 000 enfants < 15 ans. La faible variation de l’incidence de l’IgAV dans le temps et dans l’espace et l’existence d’une saisonnalité de la maladie suggèrent un facteur déclenchant infectieux ubiquitaire et non émergent. La troisième partie de cette thèse, s’intéresse à la question du rôle de la vaccination dans le déclenchement de l’IgAV. En l’absence d’études pharmaco-épidémiologiques robustes, nous avons réalisé une étude en case-crossover, qui est une variante d’une étude cas–témoin traditionnelle afin d’étudier l’effet de la vaccination sur le risque à court terme d’IgAV. Nos résultats indiquent que les vaccins communément réalisés chez l’enfant n’augmentent pas significativement le risque d’IgAV dans les 3 mois suivant la vaccination. Les résultats de cette thèse améliorent nos connaissances de l’épidémiologie de l’IgAV et suggèrent que les infections, mais pas les vaccins, jouent un rôle dans l’étiologie de la maladie. D’autres études épidémiologiques sont toutefois nécessaires, en particulier dans les populations non étudiées et multi-ethniques, afin de mieux cerner le rôle des facteurs génétiques dans la survenue de la maladie. / Henoch-Schönlein purpura, recently renamed immunoglobulin A vasculitis (IgAV), is the most common systemic vasculitis in childhood in Western countries. The sites predominantly affected by this IgA-mediated, leukocytoclastic, small-vessel vasculitis are the skin, joints, gastrointestinal tract and kidneys. IgAV is often self-limiting, although chronic kidney disease can develop in some patients. Because the cause of IgAV is unknown, epidemiological studies are important to provide clues to understanding its etiology. The first part of this thesis, devoted to the epidemiology of IgAV, is a literature review summarizing the currently available knowledge on descriptive epidemiological aspects of IgAV and environmental and genetic risk determinants. The second part is a prospective survey describing the epidemiological characteristics of IgAV in Val de Marne, located in the southeast suburbs of Paris, France. With a 3-year study and 4-source capture–recapture analysis, we estimated the annual incidence of IgAV at 30/100,000 children (age ≤ 15 years). The few secular and geospatial variations in IgAV incidence and the observation of a seasonal pattern in IgAV incidence lend support to a role for a ubiquitous and communicable infectious trigger. The third part of the thesis addresses the concern suggested mainly by case reports of vaccination as a potential trigger of IgAV. In light of the lack of robust pharmacoepidemiological studies, we performed a case–crossover study, a variant of a traditional case–control study, to investigate the effect of vaccination on short-term risk of IgAV. The results indicated that vaccines commonly administered to children do not significantly increase the risk of IgAV in the 3 months after vaccine exposure. The results of this thesis enhance our knowledge of IgAV epidemiology and suggest that infections but not vaccines may play a role in the etiology of the disease. More epidemiological investigation is required, particularly in understudied areas and multiethnic populations, to gain insight in the burden of genetics in IgAV etiology.

La babésiose canine est une maladie parfois mortelle due a des protozoaires des genres Babesia et Theileria transmis par des tiques dont Rhipicephalus sanguineus. Malgré la présence soutenue de R. sanguineus dans le Sud de la France, son rôle dans la transmission de la maladie dans cette région reste incertain. D'autre part, le statut taxonomique de R. sanguineus reste confus et mérite d'être clarifié. Les objectifs de ce travail ont été de caractériser (i) les tiques R. sanguineus s.l. parasitant les chiens dans différentes régions du Sud de la France, (ii) les espèces des genres Babesia/Theileria potentiellement transmises par ces tiques et (iii) l'impact des variations génétiques et/ou des co-infections sur la compétence vectorielle. Au total 140 sangs de chien et 242 tiques R. sanguineus s.l. ont été récoltées et analysées entre 2010 et 2012 par PCR, PCR-RFLP et séquençage. De l'ADN de B. vogeli et B. canis a été détecté dans 13,6% et 12,9% des chiens et dans 10,7% et 1,7% des tiques respectivement avec, parfois, des prévalences significativement différentes entre les régions. Un seul chien a été détecté porteur d'ADN de T. annae. Des comparaisons phylogénétiques et phylogéographiques de séquences de R. sanguineus (ADNr-mt 12S et 16S) et B. vogeli (ARNr 18S) à l'échelle mondiale ont confirmé l'affiliation des tiques de France aux R. sanguineus des régions « tempérées » et suggèrent l'existence d'une coévolution entre le protozoaire et son vecteur. Ce travail apporte de nouvelles connaissances sur la babésiose canine en France et supporte l'existence d'au moins deux populations au sein du groupe sanguineus pouvant présenter des compétences vectorielles différentes / Study on Rhipicephalus sanguineus sensu lato ticks and their potential role in the transmission of canine babesiosis in France: prevalence of parasite infections, vector genetic diversity and epidemiology. Canine babesiosis is a potentially fatal disease caused by protozoa of the genera Babesia and Theileria transmitted by ticks including Rhipicephalus sanguineus. Although R. sanguineus is a major tick species in southern France, its role in the transmission of the disease in this area remain unknown. Moreover, the taxonomic status of R. sanguineus is controversial and needs to be clarified. The aims of this work were to characterize (i) the ticks R. sanguineus s.l. that parasitize dogs in different areas of southern France, (ii) the Babesia/Theileria species potentially transmitted by these ticks in this area and (iii) the impact of genetic variations and/or co-infections on vector competence. A total of 140 dog bloods and 588 R. sanguineus s.l. were collected from 2010 to 2012 from which all dogs bloods and 242 ticks were screened using specific PCR, PCRRFLP and sequencing. B. vogeli and B. canis DNA were evidenced in 13.6% and 12.9% of dogs and in 10.7% and 1.7% of R. sanguineus ticks respectively with sometimes significant prevalence differences between areas. A single case of T. annae infection was detected in a dog. Phylogenetic and phylogeographic analyzes performed at a global scale on 12S and 16S mt-rDNA for ticks and 18S rDNA for B. vogeli confirmed the affiliation of R. sanguineus from France with “temperate” species and suggested the existence of a coevolution process between the pathogen and its vector. This work provides new information on the epidemiology of canine babesiosis in France and supports the existence of at least two populations in the R. sanguineus group in the world with possible different vector competences

Les études théoriques en épidémiologie utilisent principalement des équations différentielles pour étudier (voire tenter de prévoir) les processus infectieux liés aux maladies contagieuses, souvent sous des hypothèses peu réalistes (ex: des populations spatialement homogènes). Cependant ces modèles ne sont pas bien adaptés pour étudier les processus épidémiologiques à différentes échelles et ils ne sont pas efficaces pour prédire correctement les épidémies. De tels modèles devraient notamment être liés à la structure sociale et spatiale des populations. Dans cette thèse, nous proposons un ensemble de nouveaux modèles dans lesquels différents niveaux de spatialité (par exemple la structure locale de la population, en particulier la dynamique de groupe, la distribution spatiale des individus dans l'environnement, le rôle des personnes résistantes, etc.) sont pris en compte pour expliquer et prédire la façon dont des maladies transmissibles se développent et se répandent à différentes échelles, même à l'échelle de grandes populations. La manière dont les modèles que nous avons développé sont paramétrés leur permet en outre d'être reliés entre eux pour bien décrire en même temps le processus épidémiologique à grande échelle (population d'une grande ville, pays ...) mais avec précision dans des zones de surface limitée (immeubles de bureaux, des écoles). Nous sommes d'abord parvenus à inclure la notion de groupes dans des systèmes d'équations différentielles de modèles SIR (susceptibles, infectés, résistants) par une réécriture des dynamiques de population s'inspirant des réactions enzymatiques avec inhibition non compétitive : les groupes (une forme de complexe) se forment avec des compositions différentes en individus S, I et R, et les individus R se comportent ici comme des inhibiteurs non compétitifs. Nous avons ensuite couplé de tels modèles SIR avec la dynamique globale des groupes simulée par des algorithmes stochastiques dans un espace homogène, ou avec les dynamiques de groupe émergentes obtenues dans des systèmes multi-agents. Comme nos modèles fournissent de l'information bien détaillée à différentes échelles (c'est-à-dire une résolution microscopique en temps, en espace et en population), nous pouvons proposer une analyse de criticité des processus épidémiologiques. Nous pensons en effet que les maladies dans un environnement social et spatial donné présentent des signatures caractéristiques et que de telles mesures pourraient permettre l'identification des facteurs qui modifient leur dynamique.Nous visons ainsi à extraire l'essence des systèmes épidémiologiques réels en utilisant différents modèles mathématique et numériques. Comme nos modèles peuvent prendre en compte les comportements individuels et les dynamiques de population, ils sont en mesure d'utiliser des informations provenant du BigData, collectée par les technologies des réseaux mobiles et sociaux. Un objectif à long terme de ce travail est d'utiliser de tels modèles comme de nouveaux outils pour réduire les épidémies en guidant les rythmes et organisation humaines, par exemple en proposant de nouvelles architectures et en changeant les comportements pour limiter les propagations épidémiques. / Theoretical studies in epidemiology mainly use differential equations, often under unrealistic assumptions (e.g. spatially homogeneous populations), to study the development and spreading of contagious diseases. Such models are not, however, well adapted understanding epidemiological processes at different scales, nor are they efficient for correctly predicting epidemics. Yet, such models should be closely related to the social and spatial structure of populations. In the present thesis, we propose a series of new models in which different levels of spatiality (e.g. local structure of population, in particular group dynamics, spatial distribution of individuals in the environment, role of resistant people, etc) are taken into account, to explain and predict how communicable diseases develop and spread at different scales, even at the scale of large populations. Furthermore, the manner in which our models are parametrised allow them to be connected together so as to describe the epidemiological process at a large scale (population of a big town, country ...) and with accuracy in limited areas (office buildings, schools) at the same time.We first succeed in including the notion of groups in SIR (Susceptible, Infected, Recovered) differential equation systems by a rewriting of the SIR dynamics in the form of an enzymatic reaction in which group-complexes of different composition in S, I and R individuals form and where R people behave as non-competitive inhibitors. Then, global group dynamics simulated by stochastic algorithms in a homogeneous space, as well emerging ones obtained in multi-agent systems, are coupled to such SIR epidemic models. As our group-based models provide fine-grain information (i.e. microscopical resolution of time, space and population) we propose an analysis of criticality of epidemiological processes. We think that diseases in a given social and spatial environment present characteristic signatures and that such measurements could allow the identification of the factors that modify their dynamics.We aim here to extract the essence of real epidemiological systems by using various methods based on different computer-oriented approaches. As our models can take into account individual behaviours and group dynamics, they are able to use big-data information yielded from smart-phone technologies and social networks. As a long term objective derived from the present work, one can expect good predictions in the development of epidemics, but also a tool to reduce epidemics by guiding new environmental architectures and by changing human health-related behaviours.

Le constat des inégalités sociales de santé est aujourd'hui solidement établi dans la majorité des pays industrialisés. Parmi les facteurs susceptibles d'expliquer une partie de ces inégalités ont été avancées les expositions environnementales, notamment celles à la pollution atmosphérique. En effet, les populations socio-économiquement défavorisées peuvent être à la fois plus exposées à la pollution atmosphérique et plus sensibles aux effets sanitaires en résultant. L'objectif de cette thèse était d'explorer la contribution de la pollution atmosphérique aux inégalités sociales de santé, en avançant dans la compréhension des mécanismes en jeu. Dans ce contexte, nous avons choisi de nous intéresser à l'association à court terme entre la pollution atmosphérique et la survenue de l'infarctus du myocarde et d'investiguer cette relation par une approche écologique.<br />Cette étude a été conduite dans la Communauté Urbaine de Strasbourg (CUS, Bas-Rhin) à l'échelle du quartier de résidence (IRIS). Les infarctus du myocarde survenus parmi la population âgée de 35 à 74 ans entre le 1er janvier 2000 et le 31 décembre 2003 (n = 1193) ont été recueillis auprès du registre bas-rhinois des cardiopathies ischémiques. Les concentrations horaires de pollution atmosphérique (NO2, PM10, O3 et CO) ont été modélisées par IRIS à l'aide du modèle ADMS Urban. Le niveau socio-économique des IRIS a été estimé à l'aide d'un indice de défaveur construit par analyse en composantes principales à partir des données du recensement.<br />Nous avons tout d'abord cherché à évaluer le degré d'injustice environnementale qui prévalait sur notre zone d'étude afin de vérifier l'hypothèse d'un différentiel d'exposition à la pollution atmosphérique selon le niveau socio-économique des IRIS. Notre analyse de régression spatiale a démontré l'existence d'inégalités socio-économiques dans l'exposition à la pollution atmosphérique ; les quartiers de défaveur moyenne, localisés aux abords des principales infrastructures routières entourant le centre urbain, étaient les plus exposés à la pollution liée au trafic.<br />Nous nous sommes ensuite intéressés à examiner l'association entre le niveau socio-économique des IRIS et la survenue de l'infarctus du myocarde afin de vérifier l'hypothèse d'inégalités sociales de santé sur notre zone d'étude. Notre analyse bayésienne a montré l'existence de forts gradients socio-économiques du risque d'infarctus du myocarde chez les hommes et les femmes et mis en exergue une vulnérabilité particulière des femmes vivant dans les quartiers les plus défavorisés.<br />Nous avons finalement exploré la contribution de la pollution atmosphérique aux inégalités sociales de santé en examinant si le niveau socio-économique des IRIS modifiait les effets de la pollution atmosphérique sur le risque d'infarctus du myocarde. Notre analyse cas-croisés a révélé un effet plus élevé de la pollution particulaire chez les individus vivant dans les quartiers défavorisés, en particulier les femmes âgées de 55 à 74 ans. Ces résultats, au vu de ceux précédemment rapportés, semblent s'expliquer davantage par un différentiel de sensibilité que par un différentiel d'exposition. La recherche des mécanismes responsables de cette sensibilité exacerbée nécessite d'être poursuivie dans de futurs travaux afin que des actions de santé publique efficaces puissent être mises en œuvre pour protéger ces populations vulnérables.