Cette thèse a été réalisée dans le contexte de la réémergence de la schistosomose à Schistosoma mansoni (plathelminthe trématode) dans le Dhofar en Oman. Le travail est centré sur les interactions hôte-parasite et sur leurs conséquences sur la transmission du schistosome. Une première partie est consacrée à l'étude spatio-temporelle de la structure génétique des populations de Biomphalaria pfeifferi (mollusque gastéropode d'eau douce). Elle a été réalisée à l'aide de neuf marqueurs microsatellites sur 18 populations de mollusques. Les populations de B. pfeifferi étudiées sont caractérisées par une très faible variabilité génétique intra populationnelle. Par contre, elles sont fortement différenciées génétiquement. Une différenciation temporelle a également été enregistrée dans certaines populations. Une seconde partie est consacrée à l'étude des traits d'histoire de vie et des relations hôte-parasite. Elle a été réalisée à l'aide de huit combinaisons hôte-parasites qui diffèrent soit par la population de parasite (origine humaine ou origine murine), soit par la catégorie du site (naturel ou aménagé), soit par le morphe du mollusque (pigmenté ou albinos). Les traits d'histoire de vie suivants ont été analysés : croissance, fécondité et survie de B. pfeifferi et taux d'infestation, période prépatente et production cercarienne de S. mansoni. Les résultats montrent que la population de S. mansoni et le morphe de B. pfeifferi jouent un rôle majeur dans la transmission de la schistosomose dans le Dhofar. Les résultats sont discutés en termes de compatibilité hôte-parasite.

La variabilité phénotypique est définie par la capacité d’une espèce donnée à produire des variants phénotypique à partir d’un seul génotype, sous l’influence de l’environnement. L’origine de la variabilité phénotypique constituait un débat entre les scientifiques jusqu’à l’heure actuelle. Il était généralement admis que les variations génétiques seraient la seule source de la variabilité phénotypique. Cependant, les études récentes montrent que des variations épigénétiques pourraient être une source alternative pour les variants phénotypiques, sans modifier la séquence de l’ADN. L’épigénétique est l’une des composante du « Dual inheritance system », une théorie qui évoque l’existence de deux systèmes d’héritabilité : la génétique et l’épigénétique. Dans les interactions hôte / parasite, les parasites exercent des pressions sélectives sur leurs hôtes et vice versa, conduisant à une véritable course aux armements entre les deux partenaires. Une telle interaction nécessite une adaptation rapide où chaque partenaire doit évoluer sa capacité d’exprimer de nouveaux variants phénotypiques. Schistosoma mansoni est un parasite humain responsable de la bilharziose intestinale. Cette maladie est classée au second rang mondial selon l’OMS. Le schistosome se caractérise par un cycle de vie qui est complexe nécessitant le passage par deux hôtes : l’hôte intermédiaire Biomphalaria glabrata et l’hôte définitif qui pourrait être l’homme ou les rongeurs. Nous nous sommes intéressés au cours de la thèse à l’interaction de S. mansoni avec B. glabrata. Cette thèse avait pour objectif de montrer l’implication des modifications épigénétiques dans la production des variants phénotypiques dans un contexte de coévolution de l’interaction entre S. mansoni et B. glabrata. Les deux principaux buts c’étaient : (i) Déterminer le poids relatif épigénétique / génétique dans l’expression des variants phénotypiques chez le parasite. (ii) Initier l’investigation autour des mécanismes épigénétiques chez l’hôte. Les résultats de nos travaux ont montré que les modifications des histones constituent en effet une origine des variants phénotypiques chez S. mansoni. Ces variants phénotypiques exprimés sont à la base d’une meilleure fitness voire d’une virulence pour le parasite. Finalement, l’étude de l’héritabilité des modifications épigénétiques a montré une transmission qui ne respecte pas les lois mendéliennes. En ce qui concerne B. glabrata, nous étions les premiers à mettre en évidence la méthylation de l’ADN chez ce mollusque. Au niveau du génome, 2% des cytosines totales sont méthylées. / Phenotypic variability is defined by the capacity of a given species to produce phenotypic variants from one genotype under the influence of the environment. There is several thinking about the origin of phenotypic variability. It was generally assumed that the genetic variations are the sole source of phenotypic variants. However, recent studies show that epigenetic variations can provide alternative source for phenotypic variants without change in DNA sequence. Epigenetic is one of the two components of the « Dual inheritance system », theory that evokes the existence of two inheritance system: genetics and epigenetics. In host / parasite interactions, parasites exert selective pressures on their hosts and vice versa, leading to a genuine arms race between both partners. Such interaction requires rapid adaptation where each partner has to evolve the capacity to express new phenotypic variants. We propose that epigenetic variations play an important role in the genesis of phenotypic variability. Schistosoma mansoni is a human parasite that causes intestinal schistosomiasis. Thisdisease is ranking second in the world according to the WHO. Schistosome is characterized by a life cycle that is complex requiring passage by two hosts: the intermediate host Biomphalaria glabrata and the definitive host that could be humansor rodents. During the PhD project, we are interested to the interaction of B. glabrata with S. mansoni. This PhD project aimed to show the involvement of epigenetic changes in the production of phenotypic variants in the context of coevolution of the interaction between S. mansoni and B. glabrata. The two main goals were: (i) To determine the relative weight epigenetic / genetic in the expression of phenotypic variants in the parasite. (ii) To initiate the investigation of epigenetic mechanisms in the host. The results have shown that histone modifications are indeed a source of phenotypic variants in S. mansoni. These phenotypic variants are the basis for better fitness and / or virulence of the parasite. Finally, studying the heritability of epigenetic changes showed a non-mendelian transmission. For B. glabrata, we were the first to highlight the DNA methylation in the snail. 2% of total cytosines are methylated in his genome.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-05-02T21:37:15Z No. of bitstreams: 1 2016 - Tatiane Cristina dos Santos Bonfim.pdf: 2465996 bytes, checksum: 94f74695ec8fd235bfbcd7f4a82aec87 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T21:37:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Tatiane Cristina dos Santos Bonfim.pdf: 2465996 bytes, checksum: 94f74695ec8fd235bfbcd7f4a82aec87 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / CNPq / The interaction between intermediate hosts and helminths can cause metabolic and reproductive changes in the host snail, they start using their reserves to maintain its vital functions, immune system activation, repair of tissue damage and also to supply the necessary energy for the parasites development. Investigations of co-infection by different helminths can provide essential information about the biology of their co-existence. Our aims are investigate the reproductive changes, evaluate the activity of lactate dehydrogenase and the concentrations of glucose in the hemolymph and glycogen in the digestive gland complex and cephalopedal mass, and also verify histological and histochemical changes of Biomphalaria glabrata experimentally co-infected with Echinostoma paraensei and Angiostrongylus cantonensis. Five groups of snails i.e. uninfected, with single and double infections, either E. paraensei first (E+A) or A. cantonensis first (A+E) were followed; three times a week during four weeks the numbers of egg masses, eggs and hatched snails were counted. Histological and histochemical samples of the ovotestis, albumen gland, digestive gland complex and cephalopedal mass were collected after four weeks as well samples for the biochemical analysis. The number of egg masses/snail, eggs/snail and hatched snails showed significant differences comparing the control group to all infected groups, especially in group E + A, with the majority of values of parameters analyzed lower than 50% of those observed for control snails. A significant decrease in glucose levels and glycogen content, in contrast an increase of lactate dehydrogenase activity was observed in the infected snails. These results indicate intense energy demand that takes the snail increasing the anaerobic degradation of carbohydrates in the infected snails to obtain energy in an attempt to maintain homeostasis. The histological analysis showed that presence of both parasites in the all organs analyzed and the parasites were associated with cell disorganization. / A intera??o entre hospedeiros intermedi?rios e helmintos pode causar altera??es metab?licas e reprodutivas no molusco hospedeiro, que come?am a usar suas reservas para manter as fun??es vitais, na elabora??o de resposta imunol?gica e repara??o de danos teciduais e tamb?m para compensar a drenagem de nutrientes/energia pelos parasitos em desenvolvimento. Investiga??es sobre as co-infec??es por helmintos de esp?cies diferentes podem fornecer informa??es essenciais sobre a biologia da sua co-exist?ncia, refletindo aspectos mais pr?ximos ?queles que encontramos em condi??es naturais. Nossos objetivos foram investigar as altera??es reprodutivas, avaliar a atividade da lactato desidrogenase e as concentra??es de glicose na hemolinfa e glicog?nio no complexo gl?ndula digestiva-g?nada e massa cefalopediosa, e tamb?m verificar altera??es histol?gicas e histoqu?micas de Biomphalaria glabrata experimentalmente co-infectados com Echinostoma paraensei e Angiostrongylus cantonensis. Cinco grupos de moluscos (n?o infectados, com infec??es simples (Echinostoma paraensei ou Angiostrongylus cantonensis) e dupla, seja E. paraensei primeiro (E + A) ou A. cantonensis primeiro (A + E)) foram acompanhados; tr?s vezes por semana durante quatro semanas o n?mero de massas de ovos, n?mero de ovos e n?mero de moluscos eclodidos foram contados. Amostras para a an?lise histol?gica e histoqu?mica do ovoteste, gl?ndula do alb?men, complexo gl?ndula digestiva e massa cefalopediosa foram coletadas ap?s quatro semanas, assim como amostras para a an?lise bioqu?mica. O n?mero de massas de ovos/molusco, ovos/molusco e moluscos eclodidos dos moluscos infectados apresentaram diferen?as significativas quando comparados com o grupo controle, especialmente no grupo E + A, cuja a maioria dos valores dos par?metros analisados foi inferior a 50% dos valores observados para os moluscos controle. Um decr?scimo significativo nos n?veis de glicose e de glicog?nio, em contraste com um aumento de atividade da lactato desidrogenase foi observado nos exemplares infectados. Estes resultados indicam que a demanda de energia intensa leva o molusco infectado ao aumento da degrada??o anaer?bia de carboidratos para obten??o de energia buscando atender ao aumento da demanda energ?tica, numa tentativa de manter a homeostase glic?mica, por?m redu??es significativas s?o observadas. As an?lises histol?gicas e histoqu?micas mostraram a presen?a de ambos os parasitos nos ?rg?os analisados associados com intensa desorganiza??o celular.

La dynamique co-évolutive qui joue dans les systèmes hôte-parasite conduit à une véritable course aux armements entre les deux protagonistes qui se traduit, dans certaines interactions comme celle qui est traitée dans cette thèse, par un polymorphisme de compatibilité dont les bases moléculaires sont méconnues. L'objectif de cette thèse était de progresser dans la connaissance des mécanismes moléculaires sous-jacents à ce polymorphisme de compatibilité dans l'interaction Biomphalaria glabrata/Schistosoma mansoni. Une approche protéomique comparative entre des souches de parasites compatibles et incompatibles nous a permis d'identifier des déterminants moléculaires clés de l'interaction exprimés par le parasite. Il s'agit d'une part de mucines hautement polymorphes potentiellement antigéniques, les "Schistosoma mansoni Polymorphic Mucin" (SmPoMucs), et d'autre part de molécules anti-oxydantes ("ROS scavengers"). Afin d'aborder la question de la course aux armements de manière complète, nous avons également recherché la "contre-partie moléculaire" exprimée par le mollusque et susceptible d'exprimer ce polymorphisme de compatibilité. Dans ce but, des approches de co-précipitation ont été menées. Elles ont permis de montrer que les SmPoMucs interagissaient avec des récepteurs immunitaires diversifiés du mollusque, les Fibrinogen-related Proteins (FREPs). Nous montrons ainsi pour la première fois dans une interaction parasite/hôte invertébré l'intervention d'un "système de type antigène-anticorps" impliquant un répertoire individuel polymorphe d'antigènes potentiels du parasite (les SmPoMucs) et un répertoire individuel diversifié de récepteurs immunitaires de son hôte (les FREPs). Nous avons également montré que le complexe immun formé par les deux dernières molécules citées incluait un troisième partenaire, une thioester-containing protein (TEP) qui appartient à une classe de molécules connue pour son rôle dans la fagocytose ou l'encapsulation. La présence de ce troisième partenaire au sein d'un même complexe renforce le rôle potentiellement immunitaire de ce complexe dans la reconnaissance et l'élimination du parasite. Au travers de cette thèse, nous nous sommes également intéressés à la course aux armements jouant sur les mécanismes effecteurs de l'immunité du mollusque. Dans notre modèle, les effecteurs responsables de la destruction du parasite sont principalement des espèces réactives de l'oxygène (ROS). Dans ce cas aussi, nous avons montré qu'il existe une concordance phénotypique entre la production de ROS par l'hôte et le niveau de "ROS scavengers" produits par le parasite pour contrecarrer la réaction de l'hôte. Ainsi, les mécanismes moléculaires responsables du polymorphisme de compatibilité dans l'interaction B. glabrata/S. mansoni s'appuieraient au moins sur deux facteurs d'une part sur la confrontation de répertoires de molécules polymorphes et/ou diversifiées en ce qui concerne les mécanismes de reconnaissance immunitaire, et d'autre part sur une adaptation réciproque quantitative en ce qui concerne certains mécanismes effecteurs de l'immunité.