Hintergrund: Die hepatolienale Schistosomiasis, verursacht durch Schistosoma mansoni, und die chronische Hepatitis B und C sind mit Prävalenzen von bis zu 50%, 8,8% bzw. 1,5% Hauptursachen chronischer Lebererkrankungen in Tansania (Clements et al. 2006, Matee et al. 2006). Bisher liegen jedoch keine Daten über die Rate an Koinfektionen von Schistosoma mansoni und chronischer Hepatitis B/C und ihre Auswirkung auf die Schwere der Lebererkrankung aus Tansania vor. Die Region Mwanza am Viktoriasee gehört zu den Gebieten mit der höchsten Prävalenz an Schistosomiasis des Landes. Methoden: Am Bugando Medical Center (BMC) in Mwanza, Tansania, wurde im Zeitraum von Januar bis September 2010 eine prospektive Beobachtungsstudie durchgeführt. Insgesamt wurden 98 Patienten eingeschlossen, bei denen eine portale Hypertension durch den Nachweis von Ösophagusvarizen Grad I-IV mittels Ösophagogastroduodenoskopie (ÖGD) diagnostiziert worden war. In einem standardisierten Interview wurden Risikofaktoren für Hepatitis B / C sowie die Exposition gegenüber der Schistosomiasis erfasst. Neben der Dokumentation klinischer Parameter wurde eine abdominelle Ultraschalluntersuchung mit Klassifizierung der sonomorphologischen Veränderungen der Leber nach den Empfehlungen der WHO (Richter 1996) durchgeführt. Serumproben wurden auf Schistosomen-Antikörper, Anti-HBc, HBsAg, Anti- HCV und HCV-RNA untersucht. Es erfolgte eine Bestimmung des Blutbildes, der ALT, AST, Cholinesterase und GGT. Stuhlproben wurden nach Anreicherung mikroskopisch auf Schistosomeneier und Urinproben mittels des Schistosoma – CCA (Circulating Cathodic Antigen) - Schnelltest (Rapid Medical Diagnostics, Südafrika) untersucht. Ergebnisse: Von 98 Patienten wurden 62 (63,3%) positiv auf Schistosomen-Antikörper getestet, bei 92 (93,9%) konnte Anti-HBc, bei 31 (31,6%) HBsAg, bei 3 (3,0%) Anti-HCV und bei 2 (2,0%) HCV-RNA nachgewiesen werden. Bei 22 (35,5%) der 62 Patienten mit serologisch bestätigter Schistosomiasis bestand eine Koinfektion mit chronischer Hepatitis B. Zusätzlich bestand in der Gruppe der Schistosomiasis-Infizierten bei einem Teilnehmer eine chronische Hepatitis C. Die Cholinesterase als Parameter für die Lebersyntheseleistung war in der Gruppe der Koinfizierten signifikant erniedrigt (P <0.05). Sonographisch zeigte sich in dieser Gruppe eine höhere Rate an Leberzirrhose und Aszites (P <0.05) als in der Vergleichsgruppe. Schlussfolgerung: Die Schistosomiasis ist die häufigste Ursache einer portalen Hypertension in der Region Mwanza, gefolgt von der chronischen Hepatitis B. Bei mehr als einem Drittel der Schistosomiasis-Antikörper-positiven Patienten bestand eine chronische Hepatitis B – Koinfektion. Die Koinfektion beeinflusst entscheidend die Schwere der Lebererkrankung und erhöht das Risiko einer Ösophagusvarizenblutung in diesen Patienten. / Background: Schistosomiasis, caused by Schistosoma mansoni and Schistosoma haematobium is highly endemic in the Lake Victoria region of Tanzania with a prevalence exceeding 80% in villages along the south-eastern shores of the lake. Schistosoma mansoni causes gastrointestinal schistosomiasis with liver fibrosis and resulting portal hypertension as the most severe complication of chronic infection. Portal hypertension often presents with severe upper gastrointestinal tract bleeding from oesophageal varices. In the BMC Medical department in Mwanza Tanzania bleeding from oesophageal varices as a consequence of Schistosoma mansoni infection is believed to be the most common aetiology of severe upper GIT bleeding. At the same time chronic Hepatitis B infection is highly endemic in Tanzania with a prevalence of 5-6%. The prevalence of Hepatitis C infection is believed to be low, although large studies on the prevalence of Hepatitis C are not available. Both types of viral hepatitis can cause liver cirrhosis resulting in portal hypertension. The clinical presentation is usually very similar to liver fibrosis due to schistosomiasis. In most instances it is impossible to differentiate the aetiology of portal hypertension based on clinical examination alone. In studies from Egypt and Brazil, two countries with a high prevalence of Schistosomiasis and chronic Hepatitis B / C infections, an association between chronic hepatitis and schistosomiasis was shown: Seven of eight patients with decompensated hepatosplenic schistosomiasis had chronic active hepatitis B with cirrhosis. The rate of hepatitis B and C serological markers in patients with hepatosplenic schistosomiasis was higher than in the control group. The co-infection was found to be responsible for a higher frequency of cell decompensation. A smaller study from Egypt claimed that schistosomiasis and Hepatitis C coinfection play a major role in the aetiology of hepatocellular carcinoma in Egypt. Methods: We conducted an observational study of 98 patients suffering upper GI bleeding caused by oesophageal varices which were proven by OGD at the endoscopy unit at BMC. Patients were interviewed for personal risk factors and underwent an abdominal ultrasound scan. Stool samples were examined for schistosomal ova and urin samples were analyzed using CCA antigen tests detecting an active infection with schistosoma. Serum samples were obtained and tested for schistosoma mansoni antibodies using different immunoassays (ELISA, IHA, IFAT) and Anti-Hbc, HbsAg and Anti-HCV. In all Anti-HCV positive cases plasma was tested for HCV – RNA by PCR. Furthermore serum samples were analyzed in terms of hematological and biochemical parameters including Hb, MCV, Thrombocytes, AST, ALT, ALP, GGT and Cholinesterase. Results: 62 participants of 98 (63.3%) were tested positive for schistosomiasis (detection of schistosomal antibodies in at least one serological assay or a positive result in the CCA urine antigen test), which is together with the clinical findings suggestive of hepatosplenic schistosomiasis (HSS).93.9% were Anti-Hbc positive, 31.6% HbsAg positive, 3,0% Anti-HCV positive and 2,0% HCV- RNA positive. Among the patients with hepatosplenic schistosomiasis coinfection with chronic HBV/HCV (HbsAg or HCV-RNA positive) was found in 23(37,1%), of whom 22(35.5%) were tested HbsAg positive and 1(1,6%) HCV-RNA positive. Cholinesterase levels as parameter for liver function were significantly reduced in participants with hepatosplenic schistosomiasis coinfected with either HBV or HCV. Sonographic examination detected significant higher rates of decompensated liver cirrhosis with ascites in coinfected participants. Conclusion: Schistosomiasis is the leading cause for portal hypertension in the region of Mwanza in Tanzania, followed by chronic Hepatitis B infection. The prevalence of markers for chronic HBV in participants with hepatosplenic schistosomiasis is significantly higher than in the general population. Coinfection of schistosomiasis and viral hepatitis B/C leads to a significant decrease in liver function and a higher number of decompensated liver disease.

Die Schistosomiasisprävalenz und Krankheitslast in der Region Mwanza ist trotz staatlicher Maßnahmen anhaltend hoch. Zur Vorbereitung einer integralen Eliminationsstudie auf der Insel Ijinga sollte erfasst werden, ob die Bevölkerung über relevante Kenntnisse und Motivation verfügt, um sich an nachhaltiger Schistosomiasiskontrolle zu beteiligen. Zudem sollten lokal priorisierte Maßnahmen, sowie hemmende und unterstützende Faktoren identifiziert werden, um geplante Maßnahmen bestmöglich an die lokalen Begebenheiten anzupassen. Von Februar bis März 2016 wurde eine quantitative Befragung von 356 Schulkindern, sowie 393 Erwachsenen durchgeführt. Anhand logistischer Regression wurden Faktoren ermittelt die mit einem relevanten Kenntnisstand assoziiert sind. Unter Schulkindern wurden des Weiteren Faktoren bestimmt, die mit einer hohen Motivation an Therapiekampagnen teilzunehmen, einhergehen. Nur ein geringer Teil der Bevölkerung (17% der Kinder und 48% der Erwachsenen) verfügte über ein Mindestmaß an relevantem Wissen, um sich an nachhaltiger Schistosomiasiskontrolle zu beteiligen. Assoziierte Faktoren waren bei den Kindern die Informationsquelle Schule, der Besuch der 6. und 7. Klassen und eine zurückliegende Diagnose. Bei Erwachsenen bestand ein Zusammenhang zu verschiedenen Informationsquellen (Schule, Gesundheitswesen, lokale Medien), zum Alter, Bildungsstand und zur Präsenz von Symptomen. Nur 40% der Kinder hatten eine hohe Motivation an Therapiekampagnen teilzunehmen. Assoziierte Faktoren waren die wahrgenommene eigene Vulnerabilität und Schwere der Erkrankung, eine zurückliegende Diagnose, sowie eine erwartete Heilung durch Praziquantel. Die aktuelle Wissensvermittlung in der 6. und 7. Schulklasse erfolgt zu spät und zu punktuell, um über einen theoretischen Kenntnisstand hinaus zur Verhaltensänderung zu führen. Eine systematische Aufnahme von Schistosomiasis in verschiedene Sektoren könnte das Bewusstsein in der Bevölkerung stärken. Zur nachhaltigen Einbindung der Bevölkerung ist ein partizipativer Ansatz, priorisierte WASH Interventionen und eine Stärkung des dezentralen Gesundheitssystems zur frühen Fallfindung und Therapie sinnvoll. / Despite ongoing national control measures, the prevalence and disease burden of schistosomiasis remains high in Mwanza region. A study was conducted on Ijinga Island to determine whether the population has enough relevant knowledge and motivation to engage in sustainable schistosomiasis control. We furthermore wanted to explore the local communities` priorities. The results of the study were used to inform integral control interventions. From February to March 2016, a quantitative survey was conducted among 356 school children and 393 adults. Logistic regression was used to determine factors associated with relevant knowledge. Among schoolchildren, we furthermore determined associated factors with a high intention to participate in mass drug administration programs of praziquantel, the backbone of the national control strategy. Only a small proportion of the population (17% of children and 48% of adults) had a minimum level of relevant knowledge to engage in sustainable schistosomiasis control. Associated factors among children were having heard about schistosomiasis at school, being enrolled in 6th or 7th grade and a previous own diagnosis of schistosomiasis. In adults, relevant knowledge was associated to several sources of information (school, healthcare, local media), age, a high level of education and the own presence of symptoms. Only 40% of the children demonstrated high intention to participate in treatment campaigns. Factors associated were previous diagnosis, perceived general risk of disease transmission by lake water, perceived own vulnerability of getting infected, perceived danger of the disease and the perceived effectiveness of medicaments to cure the disease. The current education on schistosomiasis in the 6th and 7th grades occurs too late and too punctual to change behavior beyond a theoretical level of knowledge. In general, practical knowledge on preventive measures such as taking anti-schistosomiasis drug need to be impacted in schoolchildren to increase their participation in the control program. A systematic uptake of schistosomiasis into different sectors could raise awareness among the population. Participatory approaches, locally prioritized interventions such as water, sanitation and hygiene provision and the strengthening of decentralized early diagnosis and treatment could contribute to engage the communities in sustainable schistosomiasis control.

The present study investigates the infection rates of parasites, morbidity, and the living conditions of street children and orphans in Mwanza city, northern Tanzania. A high percentage of orphans and street children in Mwanza city is infected with one or more parasites. A significantly higher rate of infections with S. mansoni in street children as compared with orphans could be observed. The prevalence of S. mansoni determined by POC CCA test was 65.9% for orphans and 94.5% for street children. 19.2% of the orphans tested positive for S. mansoni in Kato Katz. Of the street children, 77.1% showed positive test results in Kato-Katz. Only 1.3% of the orphans stated in the questionnaire that they use the lake to wash, whereas 91.1% of the street children named the lake as at least one of their options for washing. Protozoal infections used as a marker for hygiene were at a comparable level for both groups. Microscopy showed positive results for G. intestinalis in 8.2% and for E. histolytica/dispar in 23% of orphans and 8.1% for G. intestinalis, and 23.8% for E. histolytica/dispar in street children. Through ultrasonography, we observed no signs of severe PPF and only a few mild PPF patterns. Most street children use the lake to wash and often do not have access to adequate sanitation. However, everyone in the study group indicated having access to safe drinking water. Overall, we found the general hygienic conditions for both groups to be inadequate. With the help of simple public health measures, like improve sanitation and regular mass drug administration, the overall situation would likely be considerably improved. / Die vorliegende Studie untersucht Infektionen mit verschiedenen Parasiten, die Morbidität und Lebensbedingungen von Straßenkindern und Waisen in Mwanza, einer Stadt im Norden Tansanias. Ein hoher Prozentsatz von Waisen und Straßenkindern in Mwanza leidet an Infektionen mit einem oder mehreren Parasiten. Es konnte eine signifikant höhere Rate von Infektionen mit S. mansoni bei Straßenkindern im Vergleich zu Waisen festgestellt werden. Die Prävalenz von Infektionen mit S. mansoni, ermittelt durch POC-CCA-Tests, betrug 65,9% bei Waisen und 94,5% bei Straßenkindern. 19,2% der Waisen waren im Kato-Katz- Test S. mansoni positiv. Bei den Straßenkindern zeigten 77,1% positive Testergebnisse im Kato-Katz-Test. Nur 1,3% der Waisen gaben in dem Fragebogen an, den See zum Waschen zu benutzen, während es 91,1% bei den Straßenkindern waren. Protozoeninfektionen, die als Marker für die Hygieneumstände, unter denen die Kinder leben verwendet wurden, waren bei beiden Gruppen auf vergleichbarem Niveau. Die Mikroskopie zeigte positive Ergebnisse für G. intestinalis bei 8,2% und für E. histolytica/dispar bei 23% der Waisen und bei 8,1% für G. intestinalis und 23,8% für E. histolytica/dispar bei den Straßenkindern. Durch Ultraschall konnten keine Anzeichen für schwere PPF festgestellt werden, und nur bei wenigen Kindern zeigten sich leichte PPF-Muster. Die meisten Straßenkinder benutzen den See um sich zu waschen und haben oft keinen Zugang zu angemessener Sanitärversorgung. Alle Teilnehmer der Studie gaben jedoch an, Zugang zu sicherem Trinkwasser zu haben. Insgesamt stellten wir fest, dass die allgemeinen hygienischen Bedingungen für beide Gruppen unzureichend sind. Mit Hilfe einfacher öffentlicher Gesundheitsmaßnahmen, wie bessere sanitäre Einrichtungen und regelmäßige Entwurmung, könnte die Gesamtsituation für Straßen- und Waisenkinder erheblich verbessert werden.

Global environmental change leads to the emergence of new human health risks. As a consequence, transmission opportunities of environment-related diseases are transformed and human infection with new emerging pathogens increase. The main motivation for this study is the considerable demand for disease surveillance and monitoring in relation to dynamic environmental drivers. Remote sensing (RS) data belong to the key data sources for environmental modelling due to their capabilities to deliver spatially continuous information repeatedly for large areas with an ecologically adequate spatial resolution. A major research gap as identified by this study is the disregard of the spatial mismatch inherent in current modelling approaches of profiling disease risk using remote sensing data. Typically, epidemiological data are aggregated at school or village level. However, these point data do neither represent the spatial distribution of habitats, where disease-related species find their suitable environmental conditions, nor the place, where infection has occurred. As a consequence, the prevalence data and remotely sensed environmental variables, which aim to characterise the habitat of disease-related species, are spatially disjunct. The main objective of this study is to improve RS-based disease risk models by incorporating the ecological and spatial context of disease transmission. Exemplified by the analysis of the human schistosomiasis disease in West Africa, this objective includes the quantification of the impact of scales and ecological regions on model performance. In this study, the conditions that modify the transmission of schistosomiasis are reviewed in detail. A conceptual underpinning of the linkages between geographical RS measures, disease transmission ecology, and epidemiological survey data is developed. During a field-based analysis, environmental suitability for schistosomiasis transmission was assessed on the ground, which is then quantified by a habitat suitability index (HSI) and applied to RS data. This conceptual model of environmental suitability is refined by the development of a hierarchical model approach that statistically links school-based disease prevalence with the ecologically relevant measurements of RS data. The statistical models of schistosomiasis risk are derived from two different algorithms; the Random Forest and the partial least squares regression (PLSR). Scale impact is analysed based on different spatial resolutions of RS data. Furthermore, varying buffer extents are analysed around school-based measurements. Three distinctive sites of Burkina Faso and Côte d’Ivoire are specifically modelled to represent a gradient of ecozones from dry savannah to tropical rainforest including flat and mountainous regions. The model results reveal the applicability of RS data to spatially delineate and quantitatively evaluate environmental suitability for the transmission of schistosomiasis. In specific, the multi-temporal derivation of water bodies and the assessment of their riparian vegetation coverage based on high-resolution RapidEye and Landsat data proofed relevant. In contrast, elevation data and water surface temperature are constraint in their ability to characterise habitat conditions for disease-related parasites and freshwater snail species. With increasing buffer extent observed around the school location, the performance of statistical models increases, improving the prediction of transmission risk. The most important RS variables identified to model schistosomiasis risk are the measure of distance to water bodies, topographic variables, and land surface temperature (LST). However, each ecological region requires a different set of RS variables to optimise the modelling of schistosomiasis risk. A key result of the hierarchical model approach is its superior performance to explain the spatial risk of schistosomiasis. Overall, this study stresses the key importance of considering the ecological and spatial context for disease risk profiling and demonstrates the potential of RS data. The methodological approach of this study contributes substantially to provide more accurate and relevant geoinformation, which supports an efficient planning and decision-making within the public health sector. / Globale Umweltveränderungen rufen neue Gesundheitsrisiken hervor. Eine Konsequenz sind veränderte Bedingungen für die Übertragung von umweltbezogenen Krankheiten und ansteigende Infektionen mit neu auftauchenden Erregern. Die Motivation für diese Arbeit basiert auf der steigenden Nachfrage, dynamische Veränderungen der Umwelt und deren Beziehung zu Veränderungen von umweltbedingten Krankheiten zu überwachen. Fernerkundungsdaten gehören zu den wichtigsten Datenquellen für die Umweltmodellierung, da diese es ermöglichen, die Landbedeckung flächendeckend, reproduzierbar und in einer adäquaten räumlichen Auflösung zu kartieren. Ein Forschungsbedarf, der in dieser Studie identifiziert wird, ist die fehlende Berücksichtigung einer räumlichen Diskrepanz innerhalb der bisherigen Vorgehensweise der Modellierung von Krankheitsrisiken mit Fernerkundungsdaten. Typischerweise werden epidemiologische Daten als Prävalenz einer Krankheit aggregiert erhoben, beispielsweise auf Schul- oder Dorfebene. Jedoch repräsentieren diese Punktmessungen weder die räumliche Verteilung von Habitaten, in welchen krankheitsrelevante Arten ihre geeigneten Umweltbedingungen vorfinden, noch den Ort, an dem sich die Menschen infiziert haben. Die Konsequenz ist, dass Messpunkte der Krankheitprävalenz und fernerkundungsbasierte Umweltvariablen, welche das Habitat von krankheitsrelevanten Arten charakterisieren sollen, räumlich nicht übereinstimmen. Das Hauptziel dieser Studie ist, ein Verfahren für die Anwendung von Fernerkundungsdaten bei der Modellierung von Krankheitsrisiken zu entwickeln, welches sowohl den ökologischen als auch den räumlichen Kontext der Krankheitsübertragung widerspiegelt. Am Beispiel der Krankheit Schistosomiasis werden weitere mögliche Einflussgrößen auf die Modellgüte quantitativ bewertet. Dies sind unter anderem die verschiedenen Skalenniveaus und die Heterogenität von Ökozonen. In dieser Arbeit werden die Bedingungen, die auf die Übertragung von Schistosomiasis einen Einfluss haben, aus der bestehenden Literatur im Detail ermittelt. Es wird eine konzeptionelle Grundlage entwickelt, die bestehende Zusammenhänge zwischen satellitengestützten Messungen, der Ökologie der Krankheitsübertragung sowie zu den Ergebnissen der epidemiologischen Studien ermittelt. Während eines Aufenthaltes im Untersuchungsgebiet wurde die Eignung der Umwelt für die Übertragung der Schistosomiasis analysiert. Diese Umwelteignung wird durch die Entwicklung eines Habitat-Eignungs-Index (habitat suitability index, HSI) quantifiziert und mit relevanten Fernerkundungsvariablen verknüpft. Im nächsten Schritt werden Inhalte dieses konzeptionellen Modells gezielt für die Entwicklung eines hierarchischen Modellansatzes verwendet, welcher die gemessene Prävalenz in einen statistischen Zusammenhang mit ökologisch relevanten Messungen von Fernerkundungsdaten bringt. Die statistischen Modelle des Risikos, sich mit Schistosomiasis zu infizieren, basieren auf zwei verschiedenen Modellalgorithmen, dem sogenannten Zufalls-Wald Algorithmus (Random Forest) und der Regression der partiellen, kleinsten Quadrate (Partial Least Squares Regression, PLSR). Der Einfluss von räumlichen Skalen auf die Risikomodellierung wird anhand verschiedener räumlicher Auflösungen der Fernerkundungsdaten ermittelt. Darüber hinaus werden unterschiedlich große Einzugsgebiete mit Hilfe eines Pufferverfahrens (Buffer) anhand der Schulen mit Prävalenzmessungen analysiert. Risikomodelle der Schistosomiasis werden für drei ausgewählte Untersuchungsgebiete in Burkina Faso und der Elfenbeinküste erstellt, welche einen ökologischen Gradienten von der Trockensavanne zum tropischen Regenwald sowie von flachen und bergigen Regionen darstellt. Diese Studie zeigt, dass Fernerkundungsdaten für die räumliche Abgrenzung und eine quantitative Bewertung der Umwelteignung für die Übertragung der Schistosomiasis geeignet sind. Besonders relevante Informationen sind zeitlich dynamische Veränderungen der Wasserbedeckung sowie die Erfassung des Grades der Ufervegetationsbedeckung auf Basis von hochaufgelösten RapidEye und Landsat Daten. Hingegen sind topographische Daten und die satellitengestützten Messungen der Temperatur nur eingeschränkt geeignet um Habitate der Parasiten und Frischwasserschnecken als wesentlichen Bestandteil der Krankheitsübertragung zu charakterisieren. Bei zunehmender Größe des Einzugsgebietes der Schulen verbessern sich die statistischen Modelle und können somit das Übertragungsrisiko besser erfassen. Die wichtigsten Fernerkundungsvariablen für die Modellierung des Schistosomiasis Risikos sind die Distanz zum nächstgelegenen Gewässer, topographische Variablen sowie die Landoberflächentemperatur (land surface temperature, LST). Für jede Ökozone muss jedoch eine geeignete Zusammenstellung von Fernerkundungsvariablen getroffen werden. Ein ganz wesentliches Ergebnis der hierarchischen statistischen Modellierung ist eine verbesserte Erklärung des räumlichen Risikos von Schistosomiasis. Insgesamt unterstreicht diese Studie die Bedeutsamkeit des ökologischen und räumlichen Kontexts für die Abschätzung des Krankheitsrisikos und demonstriert das Potential von Fernerkundungsdaten. Der methodische Ansatz dieser Arbeit kann wesentlich dazu beitragen, genaue und relevante Geoinformationen bereitzustellen. Damit wird eine effizientere Planung und Entscheidungsfindung innerhalb des Gesundheitssektors ermöglicht. / Le changement environnemental global conduit à l'émergence de nouveaux risques pour la santé humaine. En conséquence, les voies de transmission des maladies liées à l'environnement, sont modifies de meme que l'infection humaine avec l´accroissement des nouveaux agents pathogènes émergents. La motivation principale de cette étude est la demande considérable pour la surveillance et le suivi des maladie en relation avec la dynamique des facteurs environnementaux. Les données de la télédétection sont les sources principales utilisees pour la modélisation de l'environnement en raison de leurs capacités à fournir une information de maniere spatiale, repetitive et continue pour les grandes surfaces avec une résolution spatiale écologique adéquate. L´importante lacune de la recherche scientifique identifiée par cette étude est la non considération de la disparité spatiale inhérente dans les approches actuelles de modélisation des risques de la maladie en utilisant des données de la télédétection. Généralement, les données épidémiologiques sont regrouper à l'école ou au niveau du village. Toutefois, ces données ne peuvent pas représenter la distribution spatiale des habitats et definir les conditions environnementales favorable a la proliferation des agents pathogenes de la maladie, ni le lieu, où l'infection s´est produite. En conséquence, les données sur la prévalence et les variables environnementales de la télédétection, qui visent à caractériser l'habitat des agents liés à la maladie, sont spatialement disjointes. L'objectif principal de cette étude est d'améliorer en utilisant la télédétection les modèles de risque de maladie en incorporant l´aspect écologique et spatiale de la transmission de la maladie. Illustré par l'étude des personnes infectées de la schistosomiase en Afrique de l'Ouest, cet objectif comprend la quantification du niveau d'impact des régions écologiques sur les performances du modèle. Dans cette étude, les conditions qui modifient la transmission de la schistosomiase sont examinées en détail. Une approche conceptuelle reliant les données mesurées issues de la télédétection, la transmission de la maladie, l'écologie et des données de l'enquête épidémiologique a été développé. A partir d'une étude sur le terrain, les facteurs environnementaux à la transmission de la schistosomiase ont été évalués, ensuite quantifiés par l´indice de qualité de l'habitat (habitat suitability index, HSI) et combiné aux données de la télédétection. Le modèle conceptuel de la pertinence environnemental a été affiné par le développement d'une approche de modèle hiérarchique qui relie statistiquement la prévalence de la maladie en milieu scolaire avec les mesures écologiques pertinentes de données de la télédétection. Les modèles statistiques de risque de schistosomiase proviennent de deux différents algorithmes; la forêt aléatoire (Random Forest) et la régression des moindres carrés partiels (Partial Least Squares Regression, PLSR). Le niveau d'impact a été analysé sur la base de différentes résolutions spatiales de données de la télédétection. En outre, des divers degrés carre des bassin de réception ont été analysés autour de mesures en milieu scolaire. Trois sites distinctifs du Burkina Faso et de la Côte d'Ivoire sont spécifiquement modélisés pour représenter un gradient de écozones de savane sèche a forêt tropicale y compris les régions plates et montagneuses. Les résultats du modèle révèlent l'applicabilité des données de la télédétection pour la délimitation spatiale et l’évaluation quantitative de la pertinence de l'environnement pour la transmission de la schistosomiase. Precisement, la dérivation multi-temporelle des course d'eau et l'évaluation de leur couverture riveraine de végétation a partir des images à haute résolution RapidEye et Landsat jugées adequate. En revanche, les données d'altitude et de température de la surface de l'eau ont montré certaines limites dans leur capacité à caractériser les conditions de l'habitat des parasites et des escargots en tant que composantes essentielles de la transmission de la maladie. Avec l'augmentation des degrés carres des bassins de réception observés autour de l'emplacement de l'école, la performance des modèles statistiques augmente, améliorant ainsi la prédiction du risque de transmission. Les plus importantes variables des données de la télédétection identifiées pour modéliser le risque de schistosomiase sont la mesure de la distance des plans d'eau, les variables topographiques, et la température de surface de la terre (land surface temperature, LST). Cependant, chaque région écologique nécessite une serie différente de variables de données de télédétection afin d´optimiser la modélisation du risque de schistosomiase. Le résultat primordial de l'approche du modèle hiérarchique est sa supérieure performance à expliquer le risque spatiale de la schistosomiase. Dans l'ensemble, cette étude souligne l'importance cruciale de tenir compte du contexte écologique et spatiale pour le profilage du risque de maladie et démontre le potentiel des données de télédétection. L'approche méthodologique de cette étude contribue de manière substantielle à fournir avec plus de précision et de pertinence l'information géographique, prenant en charge une planification efficace et la prise de décision dans le secteur de la santé publique.

Intestinal infections with pathogenic protozoa may cause severe disease and remain a neglected problem in regions with inadequate sanitation and hygiene standards, especially in sub-Saharan Africa. Unfortunately, very little data about the prevalence of these infections in risk groups exist from the region. The present study was therefore conducted to assess the prevalence of intestinal protozoan infections in a representative population sample on Ijinga Island, north-western Tanzania. Methods: This was a cross-sectional study which was carried out in 2016 as part of the on-going SchistoControl pilot project on Ijinga Island, north-western Tanzania. A single stool sample was collected from 357 participants and examined microscopically for presence of trophozoites or cysts of intestinal protozoan parasites. In addition, real-time polymerase chain reaction (qPCR) was used to determine the species of intestinal protozoa. Results: Based on microscopy and qPCR, the prevalence of Giardia intestinalis infection was 12% and 15.1%, respectively. Based on microscopy, the prevalence of Entamoeba histolytica/Entamoeba dispar was 26.1%. However, through species identification using qPCR, 21.8% of the study participants were carrying non-pathogenic E. dispar and none of them was infected with E. histolytica. Conclusion: Intestinal protozoan infections are common among the population in the study area. The detection of these infections in different age groups indicates a poor hygienic standard in the community. Improvement in water, sanitation, hygiene and public health education on hand washing will help in controlling these infections. / Intestinale Infektionen mit pathogenen Protozoen können schwere Erkrankungsbilder verursachen und stellen eine oftmals vernachlässigte Problematik, vor allem in Regionen mit geringen Sanitär- und Hygienestandards, dar. Dies betrifft insbesondere südlich der Sahara gelegene Länder. Hier existieren leider keine oder nur unzureichende Prävalenzdaten, was zum Teil auch auf die inadäquaten diagnostischen Möglichkeiten zurückzuführen ist. Die Übertragung erfolgt fäkal-oral über verunreinigte Nahrungsmittel sowie kontaminiertes Trinkwasser und kann symptomatische und asymptomatische, akute und chronische Infektionen hervorrufen. Methoden: Es handelt sich um eine Querschnittsstudie, die 2016 im Rahmen des laufenden SchistoControl-Pilotprojekts auf der Insel Ijinga im Nordwesten Tansanias durchgeführt wurde. Es wurden Stuhlproben von 357 Teilnehmern gesammelt und mikroskopisch auf Trophozoiten oder Zysten von intestinalen Protozoen untersucht. Zusätzlich wurde die Realtime-Polymerasekettenreaktion (qPCR) zur Speziesdifferenzierung verwendet. Ergebnisse: Basierend auf Mikroskopie und qPCR betrug die Prävalenz von Giardia intestinalis 12% bzw. 15,1%. Basierend auf der Mikroskopie betrug die Prävalenz von Entamoeba histolytica / Entamoeba dispar 26,1%. Durch Speziesdifferenzierung mittels qPCR waren jedoch 21,8% der Studienteilnehmer positiv für E. dispar und keiner positiv für E. histolytica. Schlussfolgerung: Intestinale Protozoeninfektionen sind in der Bevölkerung des Studienortes häufig. Der Nachweis dieser Infektionen in verschiedenen Altersgruppen weist auf einen geringen Hygienestandard in der Gemeinde hin. Eine Verbesserung der Wasser-, Sanitär-, Hygienestruktur und des Gesundheitsbewusstseins wird zur Kontrolle dieser Infektionen beitragen.

La bilharziose reste un problème de santé majeur. L'équipe du Pr Dessein a montré que les infections élevées étaient déterminées par un locus majeur en 5q31 et que des polymorphismes dans un gène à ce locus,IL13, aggravent l'infection. Notre premier objectif était d'évaluer si des variants d'autres gènes de la voie de l'IL13 intervenaient dans le contrôle de l'infection. Nous avons observé une association entre le SNP rs324013, dans le promoteur de STAT6,et les niveaux d'infection à S. haematobium. Ce polymorphisme a un effet additif avec le polymorphisme IL13rs1800925. Ce SN modifie la fixation de facteurs nucléaires au niveau du promoteur de STAT6. L'équipe du Pr Dessein avait également montré que les fibres hépatiques avancées et sévères étaient déterminées par un autre locus majeur localisé en 6q23. Notre deuxième objectif fut d'évaluer dans le laboratoire du Pr Dessein et en étroite collaboration avec le laboratoire du Pr Li(Yueyang Institute of Parasitic disease)deux gènes candidats(IFNGR1 et CTGF) situés dans cette région chromosomique. Nous avons observé une association entre les deux polyporphismes(rs17066192 er rs673156)localisés dans le promoteur du gène. Nous avons observé une association entre les deux polymorphismes(rs17066192 et rs673156)localisés dans le promoteur du gène IFNGR1 et la fibrose hépatique: le génotype rs673156A/A et rs17066192C/C sont associés à un risque 7.3 fois et 1.5 fois plus élevé, respectivement, de fibrose avancée. Nous avons également montré que les variants rs9402373 et rs12526196 du gène CTGF sont indépendamment associés à la fibrose chez les fermiers et pêcheurs chinois infectés par S.japonicum. Sur la population chinoise d'étude, les risques relatifs associés aux polymorphismes rs9402373 et rs12526196 sont de 2.8 et 3 / Schistosomiasis remains one of the world’s most prevalent diseases. It comprises a group of chronic diseases caused by helminths of the Schistosoma genus. Schistosoma haematobium causes obstructive nephropathy that can be aggravated by urinary bacterial infections. S.japonicum and S.mansoni cause hepatic fibrosis associated with portal blood hypertension, which can be lethal. In previous studies, our laboratory had shown that worm burden in S.haematobium infections were aggravated by IL13 variants and that severe hepatic fibrosis (HF) was controlled by gene(s) located on 6q23. The present study is to further evaluate other IL-13 pathway genes (STAT6) in the control of infection in Malian farmers and to test candidate genes in the 6q23 region in hepatic fibrosis (HF) in S.japonicum infected Chinese fishermen and farmers. First we have developped an improved FTA® technology technique to perform SNP genotyping. This technique allows us to use saliva samples for genotyping SNPs. Subsequently, this improved FTA® technology was used in our study on HF.Our work on a Malian sample infected with S. haematobium indicated that a polymorphism (rs324013) in the promoter of STAT6 gene was associated with the control of S. haematobium infection levels and has an additive effect with IL13rs1800925, a polymorphism previously associated with infection in this same population. Both SNPs modify the binding of nuclear factors to the promoter regions of their respective genes. Thus, both SNPs may play a crucial role in controlling S. haematobium infection levels. In order to study HF in S.japonicum infections, we have participated actively in the study that recruited of a large sample of Chinese fishermen and farmers who had been exposed to the infection for most of their life. HF was evaluated by ultrasound and covariates that could affect HF were evaluated by interviews. Then, we tested two genes (IFNGR1, CTGF) of the 6q23 region that were good candidates for the control of HF on these samples. Both genes encode molecules that were shown in animal and human studies to have strong effect on extracellular matrix proteins deposition and turnover. We found that two polymorphisms (rs17066192 and rs673156) in IFNGR1 promoter were associated with HF: the rs673156A/A genotype was associated with a 7.3-fold increased risk of advanced HF; and rs17066192C/C genotype with a 1.5-fold increased risk of HF. These results must now be confirmed in another population sample. We also found that variants of CTGF rs9402373 and rs12526196 were independently associated with HF in Chinese fishermen and farmers, in Sudanese, and in Brazilians infected with either S. japonicum or S. mansoni. Our results provide additional evidence for a protective role of IL-13 in schistosome infections, and they also demonstrate that TGFβ / CTGF pathway plays a key role in HF and should be targeted by chemotherapy. Ongoing studies evaluate whether CTGF variants could be used in the prognosis of the HF caused by schistosomes and also by other infectious agents.

Les bilharzioses hépatospléniques sont des maladies parasitaires provoquées essentiellement par Schistosoma japonicum et Schistosoma mansoni. Ces infections provoquent une fibrose hépatique sévère chez 5 à 20% des sujets infectées vivant en zone endémique. Plusieurs études ont démontré que le développement de cette fibrose était régulé par des cytokines et chemokines et que la susceptibilité génétique à cette maladie dépendait chez l'homme d'un locus majeur sur le chromosome humain 6 en position q23. L'IL-22 est une cytokine produite essentiellement par les lymphocytes T auxiliaires et les cellules NK et qui a été impliqué dans la protection du foie et de l'intestin chez la souris. Le gène IL22RA2 codant pour le récepteur inhibiteur soluble de l'IL-22 (IL-22BP) est localisé dans la région de susceptibilité à la FH (6q23). Nous avons donc étudié l'implication de l'IL-22 dans la pathologie bilharzienne par une approche immunogénétique. Notre étude démontre que la production d'IL-22 est augmentée en réponse aux œufs de S. japonicum et aux antigènes d'œufs de S. mansoni dans des cultures de cellules mononuclées du sang périphérique d'individus chinois et brésiliens vivant dans des zones endémiques. Le traitement par le Praziquantel, qui favorise l'élimination des parasites et la réversion de la fibrose, est associé à une augmentation des taux d'IL-22 en culture. Nous avons observé que dans le sang des patients chinois, l'IL-22 est produit majoritairement par les lymphocytes T CD4+ et des cellules CD3-CD4- ne produisant pas d'IL-17A. Les taux d'IL-22 en culture et la proportion des cellules CD3-CD4-IL22+ sont inversement corrélés à la FH. / Hepatosplenic schistosomiasis is a parasitic disease caused primarily by Schistosoma japonicum and Schistosoma mansoni. These infections cause severe hepatic fibrosis (HF) in 5-20% of infected subjects living in endemic areas. Several studies have shown that the development of this fibrosis was regulated by cytokines and chemokines. Our laboratory has shown that genetic susceptibility to HF map to a major locus on human chromosome 6 at position q23. IL-22 is a cytokine produced primarily by T cells and NK cells and has been involved in protecting the liver and intestine in mice. The gene IL22RA2, encoding the soluble inhibitor receptor of IL-22 (IL-22BP), is located in the region of susceptibility to HF (6q23). We therefore examined the involvement of IL-22 in schistosomiasis pathology by an immunogenetic approach. Our study shows that the production of IL-22 is increased in response to eggs of S. japonicum and egg antigens of S. mansoni in cultures of peripheral blood mononuclear cells from Chinese and Brazilian subjects living in endemic areas. Treatment with praziquantel, which helps eliminate parasites and reversion of HF, is associated with increased levels of IL-22 in culture. We observed that in the blood of Chinese patients, IL-22 is produced mainly by CD4+ T cells and CD3-CD4-cells that do not produce IL-17A. The levels of IL-22 in culture and the proportion of CD3+CD4-IL22+ are inversely correlated with HF. These observations suggest that IL-22 may play a protective role in HF. To confirm this implication, we performed association studies between SNPs located in IL22 and IL22RA2 genes and HF.

L'objectif de cette thèse est l'analyse mathématique et l'estimation des paramètres de modèles de métapopulation de la bilharziose. A partir du modèle de base de Macdonald, nous expliquons en détail comment ces modèles sont construits. Nous faisons leur analyse mathématique complète à partir du nombre de reproduction du calcul du nombre de reproduction de base R0. Nous montrons que si R0 est inférieur ou égal à 1 alors l'équilibre sans maladie est globalement asymptotiquement stable. Dans le cas où R0 est strictement plus grand que 1 nous montrons l'existence et l'unicité de l'équilibre endémique et prouvons ensuite que ce dernier est globalement asymptotiquement stable. La plupart des variables et paramètres de modèles mathématiques étant inconnus, nous proposons, dans notre travail, des méthodes de calibration par les observateurs : la méthode du Moving Horizon State Estimation ou MHSE et celle de l'observateur grand gain. Une application de ces deux méthodes sera faite sur le modèle de Macdonald / The aim oh this thesis is the mathematical analysis and the estimation of the parameters of some metapopulation models for bilharzia transmission. We explain how the metapopulation models are built and give a full analysis of their stability. We compute the basic reproduction number R0. We show that if R0 is less than 1 then the Disease Free Equilibrium(DFE) is globally asymptotically stable. In case R0 is higher than 1, we prove the existence and the uniqueness of an endemic equilibrium which is globally asymptotically stable. At last,we suggest methods for the estimation of the states and the parameters for models. We build a numerical observer using the Moving Horizon State Estimation(MHSE) and an analitic one by the High Gain observer method. Applications of thes methods will be done on the Macdonald transmission model of bilharzia

Die genitale Bilharziose ist eine Manifestation der Bilharziose, über deren Bedeutung für die reproduktive Gesundheit der Frau bisher wenig bekannt ist. Das klinische Bild der genitalen Bilharziose ist heterogen, da alle Genitalorgane betroffen sein können. Durch die Bilharziose verursachte gynäkologische Probleme wie z.B. Infertilität können für die betroffenen Frauen erhebliche Auswirkungen auf ihr soziales Leben haben (Scheidung wegen Kinderlosigkeit, verringerte Heiratsaussichten). In der vorliegenden Arbeit werden epidemiologische, parasitologische und klinische Untersuchungsergebnisse von Feldforschungsarbeiten zur genitalen Bilharziose der Zervix, die in Tansania durchgeführt wurden, vorgestellt. In den Studiendörfern war die Häufigkeit der genitalen Bilharziose der Zervix (38 %) bei Frauen im Alter zwischen 15 und 45 Jahren nahezu zahlengleich mit der Häufigkeit der Blasenbilharziose (42 %). Die genitale Bilharziose der Zervix ging einher mit "sandy patches", die als pathognomisch angesehen werden, Leukoplakien und Epithelläsionen. In den Biopsien von Frauen mit genitaler Bilharziose wurde im Vergleich zu nichtinfizierten Frauen eine erhöhte Anzahl von Entzündungszellen gesehen. Nach Therapie mit Praziquantel sank die Häufigkeit der genitalen Bilharziose um 70 %. Die Diagnose der genitalen Bilharziose der Zervix durch den direkten Nachweis mittels eines Quetschpräparats des Zervixgewebes ist der histologischen Untersuchung der Zervixbiopsie und der zytologischen Untersuchung des Zervixabstriches überlegen. Die diagnostische Wertigkeit indirekter Krankheitsmarker wurde untersucht. Frauen mit genitaler Bilharziose wiesen höhere Spiegel von eosinophilem kathodischen Protein (ECP) in der vaginalen Lavage auf als nichtinfizierte Frauen. Dies war aber auch bei Frauen mit sexuell übertragbaren Infektionen der Fall war. Es wurden bei Frauen mit genitaler Bilharziose - im Verhältnis zur Eiausscheidung im Urin - höhere Schistosomenantigenspiegel (CAA) festgestellt als bei Frauen mit ausschließlicher Blasenbilharziose. Dies kann durch die "ektopische" Lokalisation der adulten Würmer im Zervixgewebe erklärt werden. Die Forschungsergebnisse geben Hinweise, die die Hypothese einer möglichen Interaktion zwischen der genitalen Bilharziose und Infektionen mit HIV bzw. HPV unterstützen. Dazu gehören z.B. die Störung der Barrierefunktion des Zervixepithels bereits im jungen Alter und die Anwesenheit von HIV-empfänglichen Zellen im Zervixgewebe, die das Risiko einer Infektion mit HIV erhöhen könnten. / Female genital schistosomiasis is a neglected manifestation of schistosomiasis and its public health importance is yet to be determined. Symptoms and signs induced by genital schistosomiasis are unspecific and depending on the localisation of the infection the clinical picture is heterogenous. Pathological consequences of female genital schistosomiasis such as infertility may have a considerable impact on the social life of the diseased woman resulting in divorce or reduced chances to marry. In this paper the results of epidemiological, parasitological and clinical investigations of female genital schistosomiasis, which have been carried out in two study villages in Northern Tanzania, are described. The frequency of schistosomiasis of the cervix in women aged 15 to 45 years (38%) was similar to the frequency of urinary schistosomiasis (42%). The main pathological lesions seen were sandy patches, which seem to be pathognomic, leucoplakia and epithelial lesions. In cervical biopsies of women with genital schistosomiasis a higher absolute number of inflammatory cells were seen compared to women without the infection. The standard therapy reduced the frequency of genital schistosomiasis by 70%. The diagnostic performance of the direct parasitological examination of cervical tissue was better compared to the histopathological examination of the biopsy or the cytological examination of the cervical smear. The diagnostic value of indirect disease markers were investigated. Women with diagnosed genital schistosomiasis and sexually transmitted diseases showed higher levels of eosinophil cationic protein (ECP) in the vaginal lavage compared to women without infections. In women with genital schistosomiasis higher levels of schistosome antigens (CAA) were detected compared to women with urinary schistosomiasis only. This might be explained by the "ectopic" localisation of adult schistosomes in the genital tract. The research results support the hypothesis of a possible interaction of genital schistosomiasis with sexually transmitted infections such as HIV and HPV, e.g. the disruption of the cervical epithelial barrier in young age and the presence of HIV-sensible cells due to genital schistosomiasis might increase the risk of HIV transmission.

L'objectif de cette thèse est l'analyse mathématique et l'estimation des paramètres de modèles de métapopulation de la bilharziose. A partir du modèle de base de Macdonald, nous expliquons en détail comment ces modèles sont construits. Nous faisons leur analyse mathématique complète à partir du calcul du nombre de reproduction de base R0. Nous montrons que si R0 est inférieur ou égal à 1 alors l'équilibre sans maladie est globalement asymptotiquement stable. Dans le cas où R0 est strictement plus grand que 1 nous montrons l'existence et l'unicité de l'équilibre endémique et prouvons ensuite que ce dernier est globalement asymptotiquement stable. La plupart des variables et paramètres de modèles mathématiques étant inconnus, nous proposons, dans notre travail, des méthodes de calibration par les observateurs :la méthode du Moving Horizon State Estimation ou MHSE et celle de l'observateur grand gain. Une application de ces deux méthodes sera faite sur le modèle de MacDonald.