La leptospirose est une zoonose d’importance médicale majeure dans les îles du Sud-Ouest de l’Océan Indien (SOOI) dont certaines enregistrent des incidences parmi les plus élevées au monde. Durant la dernière décennie, les données épidémiologiques moléculaires obtenues avec une approche « One Health » ont mis en évidence une grande diversité de lignées de leptospires ainsi que différentes chaines de transmission sur les différentes îles de la région. Les données moléculaires montrent la présence de leptospires pathogènes et de réservoirs animaux introduits ou endémiques de cette région. La distribution de ces différentes lignées de leptospires est associée à (i) un contraste épidémiologique incluant des différences dans la sévérité des cas humains et (ii) des niveaux de spécificité d’hôtes différents selon les leptospires considérés. Plus particulièrement, les leptospires endémiques du SOOI semblent être moins pathogènes chez les humains et montrent une plus forte affinité pour leur réservoir que les leptospires cosmopolites. Pour compléter nos connaissances sur l’histoire évolutive des leptospires du SOOI, nous avons produit des données provenant de chauves-souris de l’Afrique de l’Est. Ces données confirment la spécificité de certaines lignées de leptospires envers leurs hôtes chiroptères et suggèrent que les chauves-souris d’Afrique ont colonisé Madagascar tout en étant infectées par leurs leptospires. Afin de mieux comprendre le rôle des différents leptospires dans l’épidémiologie régionale de la leptospirose, nous avons mesuré la pathogénicité de trois souches de leptospires retrouvées dans cette région à l’aide d’un modèle hamster. Des souches de Leptospira mayottensis et Leptospira borgpetersenii ont été isolés respectivement de Tenrec ecaudatus (tenrec) et Triaenops menamena (chauve-souris), deux mammifères endémiques du SOOI. Une souche de Leptospira interrogans, dont le génotype est retrouvé dans la majorité des cas humains graves à la Réunion, a été isolée de Rattus rattus (rat). En cohérence avec les données épidémiologiques humaines de Mayotte et de La Réunion, les leptospires endémiques se sont révélées être significativement moins pathogènes que la souche L. interrogans. La spécificité d’hôte des deux souches isolées de mammifères endémiques a été mise à l’épreuve par des infections expérimentales de Rattus norvegicus, connu comme un réservoir important de leptospires. Les rats ont été infectés avec les trois isolats précédemment utilisés. Les rats infectés par les souches endémiques n’ont pas développé d’infection rénale chronique contrairement à la souche cosmopolite. Ces résultats montrent que la spécificité d’hôte des leptospires endémiques observée in natura est probablement due à des facteurs génétiques plutôt qu’à des facteurs écologiques, comme un manque de contacts physiques entre les réservoirs animaux endémiques et introduits. Enfin, le séquençage complet de souches de leptospires du SOOI a été réalisé afin d’identifier des caractéristiques génétiques pouvant être associées à la pathogénicité et la spécificité d’hôte des leptospires pathogènes. Une classification précise de souches de leptospires du SOOI a pu être réalisée sur la base des génomes complets. La comparaison de ces génomes a permis d’identifier des gènes spécifiques à un groupe ou une espèce de leptospires. Cependant des modifications génomiques complexes rendent difficiles l’identification de caractéristiques génomiques responsables d’un phénotype particulier tel que la virulence ou la spécificité d’hôte. / Leptospirosis is a zoonosis of main medical concern on several islands of southwestern Indian Ocean (SWIO), some of which recording among the highest human incidence worldwide. Over the last decade, molecular epidemiology investigations carried out under a One Health framework have revealed a wide variety of Leptospira lineages and distinct transmission chains throughout the islands of the region. These islands are home to pathogenic Leptospira lineages and animal reservoirs that are either introduced or endemic to the SWIO region. Interestingly, the regional distribution of Leptospira diversity is associated with (i) a contrasted severity of human cases and (ii) distinct levels of specificity of Leptospira towards their mammalian hosts. Specifically, endemic Leptospira appear less pathogenic in humans and display higher specificity towards their animal reservoirs than their cosmopolitan counterparts. To complete the dataset of Leptospira diversity in the SWIO region, we produced data from bats of eastern Africa. Results support the previously observed pattern of host specificity of Leptospira towards their bats hosts and, overlaid upon the biogeographic history of Malagasy bats, suggest that these volant mammals have colonized Madagascar from continental Africa while hosting pathogenic Leptospira. To better understand the role of distinct Leptospira lineages in the contrasted epidemiology observed in the SWIO, we investigated the pathogenicity of three Leptospira isolates from this region using a hamster model. Leptospira mayottensis and Leptospira borgpetersenii isolates were obtained from Tenrec ecaudatus (tenrec) on Mayotte and Triaenops menamena (bat) in Madagascar, respectively, both mammals endemic to the SWIO region. A Leptospira interrogans strain, which genotype has been reported in the majority of human acute cases on La Réunion, was isolated from the introduced Rattus rattus (rat). In keeping with a distinct severity of the disease on Mayotte and La Réunion, endemic bat-borne and tenrec-borne Leptospira were significantly less pathogenic than the control cosmopolitan rat-borne isolate. The host specificity of the isolates obtained from endemic hosts was addressed using experimental infection of Rattus norvegicus, a known reservoir of pathogenic Leptospira. This animal model was challenged with all three isolates and mostly failed in supporting chronic infection with bat-borne and tenrec-borne Leptospira. Hence, the strong host-specificity of endemic Leptospira toward their hosts observed in the wild likely results from genetic determinants shaped by long-term co-evolutionary processes rather than from ecological constraints such as a lack of physical contact between introduced and endemic animal reservoirs. Finally, we undertook full genome sequencing of regional strains in order to highlight genomic features that may be associated with virulence and host specificity. Whole genome sequencing allowed the accurate classification of Leptospira isolates obtained on SWIO islands. Comparative genomics allowed to identify genes specific to a group or species of Leptospira but complex changes in Leptospira genome make difficult the identification of genomic elements responsible for specific traits such as virulence and host specificity.

Tropical cyclones claim a huge number of lives and cause substantial damage to property and crops in many regions each year. Southern Africa is no exception. This makes the process of forecasting tropical cyclones of great importance to the region’s economy and to public safety. Skillful seasonal forecasts of tropical cyclone activity could be used to warn the communities affected by tropical cyclones of the likely occurrence of such systems ahead of the cyclone season. This could result in reduced damage and fatalities associated with such systems. Both statistical and dynamical techniques have been employed in an attempt to predict tropical cyclone activity on a seasonal time scale over a number of ocean basins. The skills of such techniques vary from one technique to another and from one basin to another. This study investigates the predictability of tropical cyclone activity on a seasonal time scale over the southwestern Indian Ocean (SWIO) by nesting a regional climate model (RCM), the RegCM3 within a coarse-resolution atmospheric general circulation model (AGCM), the ECHAM4.5. The national meteorological centres of most southern African countries do not have the required dedicated computational resources to run the high-resolution GCMs that are suitable to predict these systems operationally. However, these systems can be very devastating on the southern African region and need to be predicted on various time scales, including the seasonal time scale. Therefore, it is instructive that research be done to better our understanding of these systems and their predictability using physical models. This study examines the simulations of the genesis locations and the number of tropical cyclones produced in RCM integrations nested within an AGCM forced by observed sea-surface temperatures (SSTs). The season of interest is the mid-summer period of December to February. Four members of the AGCM generated at the International Research Institute for Climate and Society (IRI) are used to force the RCM. Four-month integrations over a 10-year period (1991/92-2000/01) are performed. An objective procedure for detecting model-generated tropical cyclones is applied to this ensemble. Some characteristics of the simulated cyclones are compared with the observations. In addition, some statistical techniques are employed to evaluate the capability of the RCM to reproduce some aspects of the observed tropical cyclones during the aforementioned period. The results show that there is a good agreement between two of the simulated and observed environmental variables that influence tropical cyclone formation, viz. vertical wind shear and relative vorticity. In particular, the simulated and observed vertical wind shear show a similar pattern in most parts of the model domain. With regards to the relative vorticity, the highest agreement is found in the Mozambique Channel and in the region east of Madagascar. In addition, there is an appreciable agreement between the simulated and observed tropical cyclone characteristics such as tropical cyclone genesis locations and frequency. The model also simulated the interannual variability in the tropical cyclone frequency skillfully. AFRIKAANS : Tropiese siklone is verantwoordelik vir ‘n goot aantal sterftes en veroorsaak beduidende skade aan eindom asook oeste oor etlike areas elke jaar. Suidelike Afrika is nie ‘n uitsondering nie. Hierdie verliese maak die voorspelling van tropiese siklone van groot belang vir die gebied se ekonomie asook vir publieke veiligheid. Vaardige seisoenale voorspelling van tropiese sikloon aktiwiteit kan gebruik word om gemeenskappe wat onderhewig is aan die invloed van tropiese siklone te waarsku oor die kans vir sulke sisteme om voor te kom voordat die tropiese sikloon seisoen ‘n aanvang neem. Vroegtydige waarskuwings kan tot gevolg hê dat daar minder verwant skade en laer sterftes is. Beide statistiese en dinamiese tegnieke is al in die verlede gebruik om tropiese sikloon aktiwiteit oor verskeie oseaankomme op ‘n seisoenale tydskaal te probeer voorspel. Die vaardigheid van hierdie tegnieke hang af van die tipe tegniek wat gebruik word asook watter oseaankom beskou word. Hierdie studie ondersoek die voorspelbaarheid van tropies sikloon aktiwiteit op ‘n seisoenale tydskaal oor die suid-westelike Indiese Oseaan deur gebruik te maak van ‘n streeksmodel, die RegCM3, genes in ‘n growwe-resolusie algemene sirkulasie model van die atmosfeer, die ECHAM4.5. Die nasionale weerdienste van die meerderheid Suider-Afrikaanse lande beskik nie oor die nodige rekenaars om geskikte hoë-resolusie algemene sirkulasie modelle te loop om sodanige sisteme mee operasioneel te voorspel nie. Desnieteenstaande kan hierdie tropiese sisteme verwoestend wees en daarom behoort hulle voorspel te word op verskeie tydskale, insluitende seisoenale tydskale. Dit sal dus insiggewend wees om navorsing te doen om sodoende ons begrip oor hierdie sisteme en hul voorspelbaarheid te verbeter deur gebruik te maak van fisiese modelle. Hierdie studie gaan ondersoek instel oor die simulasie van tropiese siklone oor hul ontwikkelingsgebiede en die aantal tropiese siklone wat ‘n streeksmodel, genes in ‘n algemen sirkulasie model van die atmosfeer wat geforseer word deur waargeneemde see-oppervlak temperature, kan produseer. Die seisoen van belang is die mid-somer periode van Desember tot Februarie. Vier ensemble lede afkomstig vanaf die algemene sirkulasie model wat geloop is by die International Research Institute for Climate and Society word gebruik om die streeksmodel mee te forseer. Model integrasies word oor ‘n 4-maand periode gedoen en vir ‘n 10-jaar tydperk (1991/92-2000/01). ‘n Objektiewe vorteks opsporingsprosedure word dan toegepas op die 4-lid ensemble om model-geskepte tropiese siklone te identifiseer. Sommige van die karakteristieke van die gesimuleerde siklone word dan vergelyk met die waargeneemde tropiese stelsels. Hiermee saam word statisiese tegnieke ingespan vir die genoemde tydperk om die vermoë van die streeksmodel te ondersoek om sekere aspekte van waargeneemde storms te herproduseer. Die resultate wys dat daar ‘n goeie ooreenkoms is tussen twee van die gesimuleerde en waargeneemde omgewingsveranderlikes wat tropiese sikloon ontwikkeling beinvloed, nl, vertikale windskuiwing en relatiewe vortisiteit. In besonder het die gesimuleerde en waargeneemde vertikale windskuiwing ooreenstemmende patrone gelewer oor die grootste gedeelte van die streeks model-area. Wat relatiewe vortisiteit betref, is die beste ooreenkoms oor die Mosambiek kanaal en in die gebied oos van Madagaskar gevind. Verder is daar ‘n sterk ooreenkoms tussen die gesimuleerde en waargeneemde tropiese sikloon karakteristieke soos by die tropiese siklone se ontwikkelingsgebiede asook hul frekwensie. Die model he took daarin geslaag om die inter-jaarlikse veranderlikheid van tropiese sikloon frekwensie suksesvol te simuleer. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2010. / Geography, Geoinformatics and Meteorology / MSc / Unrestricted

Les relations interspécifiques sont un indicateur naturel de l'état de santé d'un écosystème et de son éventuelle évolution. Dans le contexte actuel de changement climatique et d'intensification des activités humaines, nous décrivons, par une approche intégrée, les interactions existant entre les tortues vertes et leurs ressources trophiques, afin de contribuer à la compréhension de la dynamique de la biodiversité marine. La tortue verte est la seule tortue marine herbivore aux stades sub-adulte et adulte. Elle se nourrit principalement sur des herbiers de phanérogames marines et des algueraies en milieu côtier relativement peu profonds et constitue ainsi un modèle privilégié pour étudier l'écologie trophique et fonctionnelle des tortues marines en conditions naturelles. Le travail présenté dans ce manuscrit étudie deux populations de tortues vertes : la première s'alimentant de phanérogames marines sur le site de N'Gouja à Mayotte et la seconde d'algues benthiques sur la côte ouest de l'Ile de La Réunion. A ce stade de l'étude, le système tortues vertes-herbier est le mieux connu. Nous proposons une synthèse des relations existant entre le comportement de plongée et d'alimentation d'individus juvéniles et adultes avec la disponibilité trophique au sein d'un herbier marin plurispécifique. Ceci a été obtenu à partir de systèmes d'acquisition embarqués, d'observation directes de tortues vertes et de relevés phyto-écologiques conventionnels. Par ailleurs, notre étude a permis d'engager le suivi du système tortues vertes – herbier marin de N'Gouja et d'en décrire les premières tendances. En quatre ans, une diminution de près de 80 % de la biomasse végétale du site de N'Gouja accentue la pression d'herbivorie des tortues vertes sur l'herbier. Ce phénomène entraîne l'appauvrissement de la diversité spécifique des phanérogames en faveur des espèces végétales pionnières. La diminution parallèle de l'effectif de la population de tortues vertes du site de N'Gouja suggère un modèle alimentaire basé sur le principe de densité-dépendance. Les conséquences d'une surexploitation de l'herbier par les tortues vertes sont alors en opposition avec celles obtenues suite à la simulation d'une pression d'herbivorie nulle. Nous montrons que sous une pression d'herbivorie modérée, un stade successionel intermédiaire de l'herbier est maintenu et la diversité spécifique est favorisée par la diminution des capacités compétitives des espèces consommées. Il découle ainsi de notre étude des indicateurs du stade phytodynamique d'un herbier plurispécifique et de la pression d'herbivorie exercée par les tortues vertes qui permettent d'envisager les réponses écosystémiques d'un système tel que celui de N'Gouja sous différents scénarios environnementaux. Enfin, dans un cadre plus large, nous posons la question de savoir si l'évolution statutaire de Mayotte peut contribuer à approfondir et pérenniser la protection des tortues marines qui se trouvent sur son territoire. Nous décrivons la départementalisation comme un moyen d'accentuer le processus de clarification du droit applicable à Mayotte et d'assurer des moyens humains, matériels, et financiers nécessaires à la protection de l'environnement. Des recensements aériens réalisés au dessus de la côte ouest de l'île de La Réunion révèlent la présence d'individus sexuellement matures et immatures, dont le nombre augmente depuis 1996. Cette approche nous aura permis d'identifier une fréquentation préférentielle des habitats coralliens et de décrire, à partir d'observations sous-marines parallèles, la côte ouest de l'île comme un site d'alimentation d'individus matures et d'individus en phase de croissance. Ce travail renforce les bases scientifiques nécessaires à la mise en place de stratégies de conservation des tortues marines et de leurs habitats. / Reproduction of sea turtles primarily relies on body reserves stored during the time spent on foraging grounds prior to the nesting season. Accordingly, the investigation of foraging behaviour of sea turtles is critical for better assessing their biology but also for conservation issues of these endangered species. Sea turtles contribute significantly to the consuming biomass of their ecosystem and hence to its functioning, thus providing natural indications of the health of the ecosystem. Yet the trophic ecology of sea turtles is poorly documented because their feeding grounds remain poorly known and for most of them hardly accessible. Among sea turtles the green turtle is the only species where sub-adults and adults are mostly herbivorous feeding on seagrass and algae patches in shallow coastal waters. Such fairly accessible marine ecosystems provide a unique opportunity to investigate sea turtle ecology under natural conditions. The study was conducted in two foraging sites of green turtles located in the south-western Indian Ocean: Mayotte (seagrass meadow) and Reunion Island (algae spots). Thanks to fine-scale sampling of feeding activities, we addressed the lack of research investigating the food requirements and the trophic role of green turtles. To day, feeding activities of green turtles are better known on seagrass. We described the habitat use, the food intake, and the herbivory pressure of green turtles exploiting a multi-sepcies seagrass meadow of Mayotte. In Reunion Island, first results provide some information about the habitat use of green turtles. Such results are paramount for the management and conservation sea turtles and their habitats.