Abstract :Bluetongue (BT) is a vector-borne infectious disease primarily transmitted to even- toed ungulates by the bite of several Culicoides species. The global distribution of BT can be attributed to the ubiquity of its vectors and its rapid spread, likely to the enhancement of human activities (intensification of animal production, trans- port, changing habitat). During the last decades, BT established in Southern Europe and more recently emerged in Northern Europe, causing the death of millions of domestic ruminants. On the same time, a Belgian research project has been set up to develop remote-sensing tools to study the EPidemiology and Space-TIme dynamicS of infectious diseases (EPISTIS). In that general framework, this thesis aimed to study the space-time distribution of the main Culicoides vectors occurring in Italy and Belgium, at two different scales. Firstly, we aimed to clarify the role of several eco-climatic factors on the regional-scale distribution of C. imicola in time, based on weekly samplings achieved throughout Italy from 2001 to 2006 and to develop an easy-to-use and reproducible tool, which could be widely validated on the basis of former vector sampling and freely accessible remote-sensing data. Secondly, we aimed to investigate how Culicoides species were distributed in the fine-scale habitat encountered throughout the agro-ecological landscapes of Belgium, while recent studies have suggested that the landscapes configuration could explain the spatial distribution of BT. In the first part, we showed that an autoregressive model where the observed monthly growth rate is predicted by monthly temperature, allowed predicting >70% of the seasonal variability in C. imicola trap catches. The model predicted the seasonality, the altitudinal gradient, and the low populations’ activity taking place during the winter. Incorporating eco-climatic indices such as the Normalized Difference Vegetation Index into the model did not enhance its predictive power. In the second part, we quantified how Culicoides populations are spatially structured in the neighbourhood of farms, and demonstrated the unexpectedly high level of population found in forest. We also showed how four classes of land use could influence the relative abundances of Culicoides species in the agro-ecological landscapes of Belgium. Although in summer, BT vectors were abundant in each of the four classes investigated, their relative abundances varied strongly as a function of sex, species and environmental conditions, and we quantified these variations. Finally, we also presented a new method to quantify the interference between Onderstepoort light traps, and used it to measure their range of attraction for several of the most common BT vectors species in Northern Europe. The model developed on C. imicola in Italy provided enthusiastic perspectives regarding the regional-scale analyses of its distribution in time, although further improvements are nevertheless required in order to assess the broad scale ecology of BT vectors throughout Europe. Mapping the abundances of C. imicola in Sardinia high- lighted an important lack of reliability attributable to the many land use classes that are currently not sampled in the vector surveillance achieved across Europe. Together with the novelties presented in the second part and the recent findings establishing that BT could circulate among wild hosts in both epidemiological systems (i.e. in Southern and Northern Europe), we call for increasing epidemiological and entomo- logical studies at the interface between farms and the surrounding natural habitats. Last, depicting in time the landscape-scale findings for Northern Europe highlighted how dramatic could be the role played by intensive farming practices to maintain BT within the agro-ecological landscapes studied and to facilitate its circulation between them. Quantifying the amplitude of the risk of disease transmission linked to these practices would require a further complex modeling approach accounting simultaneously for the diel activity of hosts, mainly resulting from the farming activities, the diel activities of different vector species and the landscapes configuration found in contrasted agro-ecological systems.<p>Résumé :La fièvre catarrhale ovine (FCO), encore appelée maladie de la langue bleue, est une maladie infectieuse des ruminants transmise par la piqûre d’un vecteur de type moucheron appartenant au genre Culicoides (Diptera :Ceratopogonidae). L’ubiquité de ses vecteurs peut expliquer son succès d’installation à l’échelle globale. Par ailleurs, sa rapide expansion a été grandement facilitée par l’importante activité anthropique (élevage, transport, modification de l’habitat) et peut-être même par les changements climatiques globaux. La FCO a été récemment qualifiée de maladie infectieuse émergente en Europe du fait de (i) son récent établissement dans la région, bien au delà de son aire de répartition traditionnelle, (ii) de sa forte capacité de dispersion affectant chaque jour un nombre plus important d’hôtes et enfin (iii) de sa forte virulence. Après avoir détaillé les caractéristiques majeures des deux principaux foyers de FCO rencontrés en Europe depuis 1998, la présente thèse s’est plus particulièrement intéressée à l’étude de la distribution spatio-temporelle de ses principaux vecteurs dans le sud (partie 1) puis dans le nord (partie 2) de l’Europe, à différentes échelles. Dans la première partie, un modèle discret, spatialement et temporellement explicite, a été développé afin de mesurer l’influence de différents facteurs éco-climatiques sur la distribution de Culicoides imicola, principal vecteur de la FCO dans le Bassin Méditerranéen. Les profils mensuels de distribution rencontrés en Sardaigne durant 6 années consécutives ont ainsi pu être reconstitués, principalement sur base de la température. Une cartographie de l’abondance de C. imicola sur le territoire a permis de mettre à jour le manque d’information sur sa distribution en dehors des exploitations agricoles. Dans la deuxième partie du travail, nous nous sommes penchés sur la distribution spatiale des Culicoides tels qu’on peut les rencontrer au sein de différents paysages agro-écologiques de Belgique. Nous avons ainsi pu décrire la structure adoptée par les populations de Culicoides au voisinage des fermes ainsi que quantifier l’importante population présente dans les forêts avoisinantes. Nous avons par ailleurs montré l’influence de différentes catégories d’utilisation du sol sur l’abondance et la composition en espèces. Enfin, nous avons présenté une méthode permettant de quantifier l’interférence entre des pièges lumineux utilisés dans un même paysage pour échantillonner les populations, et l’avons utilisé afin de mesurer leur rayon d’attractivité sur les espèces vectrices les plus communément rencontrées dans le nord de l’Europe. En guise de conclusion générale et conjointement aux récentes découvertes de cas de FCO au sein de la faune sauvage européenne, nous appelons à réaliser un plus grand nombre d’études éco-épidémiologiques à l’interface entre exploitations agricoles et zones (semi-) naturelles avoisinantes. En outres, les résultats présentés dans la seconde partie ont été mis en relation avec le mode de fonctionnement journalier de nos exploitations agricoles. Nous avons ainsi pu déduire le rôle dramatique joué par les pratiques agricoles intensives dans le maintien du virus de la FCO au sein de nos paysages agro-écologiques, ainsi que dans sa circulation d’un paysage à l’autre. Un cadre de modélisation complexe permettant une analyse simultanée de l’activité nycthémérale des hôtes de la FCO et de ses vecteurs Culicoides en fonction de la configuration des paysages agro-écologiques est néanmoins requis afin de quantifier l’amplitude du risque de transmission de la FCO lié aux pratiques agricoles intensives. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Avant propos L'objectif de cette thèse est d'explorer l'inflammation et l'infection au niveau du transcriptome, à l'aide de la technologie des puces à ADN. Pour cela, nous avons dans un premier temps travaillé sur des données publiques. Nous avons construit une base de données de signatures transcriptionnelles annotées, et développé un logiciel modulaire d'analyse. Ce logiciel permet d'explorer aisément les données publiques en effectuant des recherches par nom de gène ou par mots-clés. Nous avons ensuite exploré la modulation temporelle de l'expression des gènes du parenchyme pulmonaire dans un modèle murin d'inflammation aiguë par injection d'acide oléique. Dans un second modèle murin d'infection par Coxiella burnetii, nous avons analysé le rôle du sexe dans la modulation de la réponse transcriptionnelle hépatique, et identifié des voies métaboliques impliquées dans le contrôle de l'infection. Dans un troisième modèle in-vitro d'infection par différentes souches du virus de la grippe, nous avons identifié une signature transcriptionnelle commune de réponse à l'infection. Par une approche bio-informatique originale, cette signature a conduit à l'identification de nouveaux anti-viraux à large spectre, dont l'efficacité a été démontrée in-vitro sur les souches utilisées pour l'analyse, et sur la souche H1N1, responsable de la dernière pandémie grippale. Enfin, nous avons analysé les modulations du transcriptome lors de pneumonies associées à la ventilation mécanique compliquant l'évolution de sujets traumatisés graves admis en réanimation.

Les fièvres hémorragiques à virus Lassa (LASV) et Ebola (EBOV) représentent un important problème de santé publique en Afrique. Les réponses immunes et la pathogenèse associées à ces maladies sont peu connues. Les cellules NK ont un rôle important dans la réponse immune innée par leurs propriétés cytotoxiques, mais également dans l’induction des réponses adaptatives par leur production de cytokines et leurs interactions avec les cellules dendritiques (DC) et les macrophages. Ce projet s’attache à comprendre le rôle des cellules NK dans le contrôle de la réplication virale et dans l’induction des réponses immunitaires au cours de ces infections. Un modèle in vitro de coculture de cellules NK humaines avec des DC et macrophages autologues a été développé. L’activation des cellules NK et leurs fonctions ont été analysées après l’infection par LASV et EBOV. Par ailleurs, les réponses des cellules NK en réponse à LASV ont été comparées avec celles induites lors de l’infection par le virus Mopeia (MOPV), très proche de LASV mais non pathogène pour l’homme. Les macrophages, mais pas les DC, infectés par LASV ou MOPV induisent l’activation et l’augmentation des capacités cytotoxiques des cellules NK. Toutefois, les cellules NK ne sont pas capables de lyser les cellules infectées et ne produisent pas d’IFN-γ. Les cellules NK s’activent et sont capables de lyser les cellules infectées en présence de macrophages mais également de DC infectés par des LASV mutants. Cependant, les IFN de type I sécrétés en grande quantité en réponse à ces virus ne sont pas impliqués dans l’activation des cellules NK. L’infection par EBOV n’induit qu’une très faible activation des cellules NK en présence de DC ou macrophages et ne conduit pas à la sécrétion de cytokines, ni à la modification du potentiel cytotoxique.Ces résultats permettent d’améliorer la compréhension des réponses immunes et des mécanismes de pathogenèse mis en place lors des fièvres hémorragiques Lassa et Ebola. / The hemorrhagic fevers caused by Lassa (LASV) and Ebola (EBOV) viruses are important problems of public health in Africa. The immune responses and the pathogenesis associated with these diseases are unknown. NK cells are at the crossroads between the innate and adaptive immune responses through their abilities to secrete cytokines and kill the infected cells. The interactions between NK cells and dendritic cells (DC) or macrophages potentiate the immune responses. This project aims to understand the role of NK cells in the control of viral replication and in the induction of immune responses during LASV and EBOV infection.An in vitro model of coculture of human NK cells with autologous DC or macrophages has been set up. Cell activation, cytokine production, proliferation and NK cell-mediated killing were analyzed after the infection with LASV or EBOV. In addition, NK cell functions in response to LASV were compared with those induced during Mopeia virus (MOPV) infection, closely related to LASV but not pathogenic for humans.Here, we show that LASV- or MOPV-infected macrophages, but not DC, induce the activation of NK cells and the increase of their cytotoxic capacity. This process involves cell contact and type I IFN. However, these cells are neither able to kill the infected cells nor produce IFN-γ. NK cells are activated and are able to kill the infected cells when stimulated by mutated LASV-infected macrophages and DC. Surprisingly, the type I IFN which are secreted in high amounts in response to these viruses are not involved in NK cell activation. EBOV infection does not lead to NK cell activation in the presence of DC. EBOV-infected macrophages induce low NK cell activation without cytokine production or cytotoxicity.These results allow to better understand the immune responses and the mechanisms of pathogenesis associated with Lassa and Ebola hemorrhagic fevers.

Facteur clé du développement des nations, la médecine et son organisation se trouvèrent au centre des préoccupations des autorités politiques qui se sont succédées en Argentine et en Uruguay dès que ces territoires ont été conquis par l’Espagne. Pourtant, une fois l'indépendance acquise, des crises économiques répétées et une situation politique chaotique ont fait que, dans les deux rives de la Plata, la médecine a peiné à s’éveiller et à se consolider. Tandis qu’en Uruguay l’érection de la faculté de médecine ne fût possible qu’en 1875, celle de Buenos Aires, érigée en 1821, fonctionna de manière chancelante jusqu’en 1852, à cause de la situation politique troublée que connut le pays avec la dictature de Juan Manuel de Rosas. De ce fait, bon nombre d'Uruguayens et Argentins sont partis entamer ou parfaire leur formation médicale à la Faculté de Paris. En même temps, et en dépit des agitations politiques et de l’instabilité économique de la région, de nombreux médecins français ont, dès la première moitié du 19ème siècle, décidé de s’établir dans les rives de la Plata. Ce travail se penche sur les liens que les médecins séjournant de part et d’autre de l’Atlantique entre 1828 et 1886 ont noués, entretenus et renforcés au fil du siècle. Cette dynamique circulatoire des savoirs, des pratiques et des techniques médicaux, énergique et permanente, bénéficia à la médecine de part et d’autre de l’Atlantique. Cette circulation est abordée, en particulier, par l’analyse de la gestion effectuée, par le corps médical de Montevideo et Buenos Aires, des épidémies de choléra et de fièvre jaune lorsqu’elles firent irruption dans ces villes et des connaissances qui, à leur sujet, ont circulé dans la région avant et après leur apparition. Nous étudions également l’accueil accordé par les membres des sphères médicales française et rioplatense aux discours liés à la crémation des cadavres - système qui provoqua l’engouement du corps médical européen au tournant des années 1860 - et à sa mise en place. Nous montrons que la médecine de part et d’autre de l’Atlantique s’est vue enrichie par le contact et les échanges réciproques que ces médecins ont entretenus. En effet, si la médecine de la Plata a connu dans une grande mesure son éveil par la contribution des acteurs médicaux français qui ont amené dans la région leurs connaissances et leur savoir-faire, la médecine française a été, à son tour, alimentée par le séjour des médecins de l’Hexagone dans les rives de la Plata. Indépendamment de la durée de leurs séjours dans la région, les diverses explorations qu’ils ont effectuées et leur confrontation directe à la pathologie locale ont permis aux médecins français d'accroître leurs connaissances et d’acquérir une expérience singulière. Cette expérience a eu un impact significatif, non seulement dans leur pratique quotidienne, mais aussi dans l’adoption de pratiques innovantes indispensables au progrès médical français dans le dernier quart du 19ème siècle. / As a key factor in the development of nations, medicine and its organization were at the center of the preoccupations of the political authorities who succeeded one another in Argentina and Uruguay as soon as these territories were conquered by Spain. Yet, once independence has been achieved, repeated economic crises and a chaotic political situation have meant that medicine on both sides of the Plata has struggled to awaken and consolidate. While in Uruguay the erection of a faculty of medicine was not possible until 1875, that of Buenos Aires, erected in 1821, functioned in an intermittent manner until 1852, because of the troubled political situation in the country with the Juan Manuel de Rosas's dictatorship. As a result, many Uruguayans and Argentines have gone to begin or perfect their medical training at the Faculty of Paris. At the same time, in spite of the political unrest and the economic instability of the region, many French doctors decided to establish themselves on the banks of the Plata in the first half of the 19th century.This work examines the links that physicians living on both sides of the Atlantic between 1828 and 1886 developed, maintained and strengthened over the course of the century. This dynamic circulation of knowledge and medical techniques, energetic and permanent, benefited the medicine on both sides of the Atlantic. More specifically, we approach these exchanges by an analysis of the management carried out by the medical corps of Montevideo and Buenos Aires of the epidemics of cholera and yellow fever when they broke out in these towns and of the knowledge that circulated in the area before and after their appearance. We also study the reception given by the members of the French and Rioplatense medical spheres to the speeches related to the crematist system and its establishment, a system that excited the European medical profession at the turn of the 1860s. We show that medicine on both sides of the Atlantic has been enriched by the contact and reciprocal exchanges that these doctors have maintained. Indeed, while Plata's medicine has to a large extent been awakened by the contribution of the French medical actors who brought their knowledge and know-how to the region, French medicine was in turn fueled by the stay of doctors of the Hexagon in the banks of the Plata. Regardless of the length of their stay in the region, the various explorations they have carried out and their direct confrontation with the local pathology have allowed French physicians to increase their knowledge and acquire a singular experience. This experience had a significant impact, not only in their daily practice, but also in the adoption of innovative practices essential to French medical progress in the last quarter of the 19th century. / Factor esencial para el desarrollo de las naciones, la medicina y su organización se encontraron en el centro de las preocupaciones de las autoridades políticas del Río de la Plata (Argentina y Uruguay) desde el momento mismo de la conquista española. Sin embargo, una vez adquirida la Independencia, las crisis éconómicas y la inestabilidad política fueron permanentes en los dos países, En consecuencia, el despliegue y la consolidación de la medicina de parte y parte de la Plata se vieron fuertemente comprometidos. Mientras que en Uruguay la facultad de medicina fue creada apenas en 1875, la facultad de Buenos Aires, instalada desde 1821, funcionó de manera irregular hasta 1852, puesto que el régimen dictatorial de Juan Manuel de Rosas entorpeció la enseñanza y puso freno al movimiento científico establecido desde principios de siglo 19. Fue por eso que, con el objetivo de formarse o especializarse en la facultad de medicina de París, numerosos uruguayos y argentinos viajaron a Francia. Paralelamente, y a pesar de las múltiples agitaciones políticas y de la economía vacilante de la Plata, varios médicos franceses decidieron establecerse en la región desde la primera mitad del siglo. Este trabajo explora las relaciones establecidas y consolidadas con el paso del tiempo entre los médicos y estudiantes en medicina rioplatenses y franceses que viajaban entre el viejo continente y la Plata, y que dieron paso a la instauración de una circulación énergica y permanente de saberes, de prácticas y de técnicas médicas, que benefició tanto a la medicina rioplatense como a la medicina francesa. Dicha circulación es ejemplificada a través de la actuación concreta de los cuerpos médicos de Buenos Aires y Montevideo en los momentos en que el cólera y la fiebre amarilla irrumpieron en estas ciudades de forma epidémica, asi como también de la circulación de saberes que, sobre estas enfermedades exóticas, tuvo lugar en la región antes y después de su aparición en la Plata. Asimismo, se analiza la recepción de los discursos y la puesta en práctica de la cremación de cadáveres – sistema que provocó el entusiasmo del cuerpo médico europeo desde finales de los años 1860 – en las esferas médicas francesa y rioplatense. Se espera así recalcar que la medicina de parte y parte del Atlántico se vió enriquecida por el contacto y los intercambios científicos enfectuados entre los médicos franceses y rioplatenses. En efecto, si los médicos franceses, llevando sus conocimientos y su experiencia a la Plata, jugaron un rol clave y estimularon el desarrollo de la medicina rioplatense, la medicina francesa fue, a su turno, alimentada por la estadía de los médicos franceses en la región. En efecto, sin importar el tiempo pasado en la Plata, las múltiples exploraciones geográficas y la confrontación directa avec la patología local enriquecieron los conocimentos de esos médicos y les aportaron una experiencia singular cuyo impacto, altamente significativo en el ejercicio cotidiano de su profesión, repercutió igualmente en el desarrollo de la médicina nacional, estimulando la adopción de prácticas innovantes indispensables al progreso médico francés en el último cuarto del siglo 19.

Le virus Lassa (LASV) induit une fièvre hémorragique chez l’homme et est responsable de 3 000 à 5 000 décès par an. Aucun vaccin ou traitement efficace contre LASV n’est disponible, et les mécanismes de pathogenèse de la fièvre de Lassa sont encore mal compris. Des études chez l’homme et le primate suggèrent que la réponse interféron de type I (IFN-I) et de la réponse T sont critiques pour la survie de l’hôte. Nous nous sommes intéressés à la réponse des cellules dendritiques (DC) à LASV, car elles peuvent à la fois produire des IFN-I et induire la réponse T. Nous avons étudié les DC plasmacytoïdes (pDC), spécialisées dans la réponse IFN-I, et les DC myéloïdes (mDC), présentatrices d’antigènes. Nous avons montré que les pDC et les mDC ne sont pas productivement infectées par MOPV et LASV. Les pDC produisent des quantités importantes d’IFN-I en réponse à MOPV, mais pas à LASV. Les mDC sont activées et produisent des IFN-I en réponse à MOPV mais aussi à LASV. Cependant, seules les mDC infectées par MOPV sont capables d’activer des lymphocytes T. De plus, la présence de lymphocytes T inhibe complètement l’activation des mDC infectées par LASV. Ces différences entre les mDC infectées par MOPV et LASV dépendent de la nucléoprotéine de LASV, qui est connue pour ses propriétés immunosuppressives, mais aussi de la glycoprotéine. En résumé, nous avons obtenu des différences de réponse à l’infection par MOPV ou LASV chez les pDC et les mDC. Ces cellules pourraient avoir un rôle essentiel in vivo dans la réponse globale à LASV, et donc dans l’issue de la fièvre de Lassa / Lassa virus (LASV) is responsible for a viral haemorrhagic fever in humans and the death of 3,000 to 5,000 people every year. There is currently no vaccine or treatmentavailable against LASV, and its pathogenesis is not completely understood yet. According to studies on humans and primates, type I interferon (IFN-I) and T cell responses appear to be critical for the host. We studied the response of dendritic cells (DC) to LASV, as DC are involved in both IFN-I production and T cell activation. We compared the response of primary human DC to LASV and Mopeia virus (MOPV), which is similar to LASV, but non-pathogenic.We focused on plasmacytoid DC (pDC), specialized in IFN-I production, and myeloid DC (mDC), specialized in antigen presentation. We showed that neither pDC nor mDC were productively infected by LASV and MOPV. pDC infected with MOPV produced large amounts of IFN-I, whereas pDC infected with LASV did not. mDC produced substantial amounts of IFN-I in response to both LASV and MOPV. However, only MOPV-infected mDC were able to activate T cells. More surprisingly, coculture with T cells completely inhibited the activation of LASV-infected mDC. These differences between LASV- and MOPV-infected mDC were mostly due to LASV nucleoprotein, which has major immunosuppressive properties, but the glycoprotein was also involved. Overall, these results showed differences in pDC and mDC response to MOPV and LASV. Therefore, both pDC and mDC may be important for the global response to LASV in vivo, and play a role in the outcome of Lassa fever

La Fièvre de la Vallée du Rift (FVR) est une zoonose observée pour la première fois au Kenya en 1930 qui s'est peu à peu propagée à la plupart des pays d'Afrique. La FVR est une maladie à transmission vectorielle dont le virus appartient au genre Phlebovirus de la famille des Bunyaviridæ. En Afrique de l'Est, l'émergence de foyers est prédite par des modèles statistiques, ce qui n'est pas le cas en Afrique de l'Ouest où les facteurs et les mécanismes en jeu sont encore mal définis. L'objectif de cette thèse est d'identifier les facteurs et les processus épidémiologiques expliquant l'émergence de foyers de FVR au Sénégal, en mettant en œuvre une approche éco-épidémiologique centrée sur les principaux moustiques vecteurs du virus. Par l'étude de variables environnementales et climatiques et par leur exploitation dans des modèles mathématiques, nous avons tenté de répondre à deux questions épidémiologiques majeures : (1) quelles sont les zones potentiellement à risque, et (2) quelles sont les périodes favorables à l'apparition de foyers. L'étude a été menée à l'échelle locale, dans une zone d'environ 10 km2 autour du village de Barkedji situé dans la région sylvo-pastorale du Ferlo.Pour localiser les zones à risque de transmission du virus, nous utilisons la télédétection et l'analyse paysagère afin de caractériser l'environnement favorable aux deux principaux candidats vecteurs du virus, Aedes vexans et Culex poicilipes. Pour identifier les périodes à risque, nous avons développé un modèle d'abondance de populations de moustique des deux espèces vectrices prenant en compte la dynamique des gîtes larvaires (les mares), et dont les simulations ont été validées avec des données de terrain de capture de moustiques. Pour se faire, nous avons dû préalablement développé un modèle dynamique de hauteur d'eau des mares temporaires, modèle calibré et validé à partir de données de terrain et de données d'observation de la Terre.Les résultats de l'analyse paysagère ont confirmé que les milieux favorables aux vecteurs de la maladie pouvaient être caractérisés par télédétection. Ils ont aussi mis en évidence l'importance des mares et de la densité de végétation environnante, et ont abouti à une cartographie de l'hétérogénéité spatiale du risque de circulation de la FVR. Les résultats de l'analyse temporelle ont montré que les années de circulation active du virus coïncidaient avec les années pour lesquelles les deux espèces de moustiques étaient présentes en forte quantité. On observe ainsi deux années à très forte densité des deux moustiques vecteurs, en 1987 et en 2003, correspondant aux années d'épidémie/épizootie les plus importantes dans la région. / The Rift Valley fever (RVF) is an arboviral zoonosis, first identified in Kenya in 1930, which has spread over many African countries. The RVF virus (RVFV) is a mosquito-borne virus member of the family Bunyaviridae, genus Phlebovirus. Statistical models that are used for predicting RVF outbreaks in East Africa do not work in West Africa where the factors and processes involved are still not well described. The aim of this thesis is to identify the factors and epidemiological processes that explain the emergence of RFV outbreaks in Senegal. To achieve that, we have chosen an eco-epidemiological approach targeted on the main candidate mosquito vectors of the RFV virus. By using the environmental and climatic variables and by their exploitation in mathematical models, we tried to answer two major epidemiological questions: (1) where are the potential zones at risk? And, (2) when are the periods favourable to RFV outbreaks?The study has been carried out at a local scale, in an area of about 10 km2 centred on the village of Barkedji in the pastoral Ferlo region in northern Senegal.When identifying risk areas for virus transmission, we used remote sensing and landscape analysis to characterize favourable environments fot the two main candidate vectors, Aedes vexans and Culex poicilipes (Diptera: Culicidae). For predicting risk of RVF outbreaks, we developed a mosquito population model for the two vector species taking into account the dynamics of the ponds as breeding sites. The results of the simulation have been validated with captured mosquito field data. This required the prior development of a temporary pond dynamics model that was calibrated and validated with field and remote sensing data.The results of the landscape analysis confirmed that favourable environments for the mosquito vectors of the RVF could be characterised by remote sensing. The importance of the ponds and the surrounding vegetation density was also highlighted, allowing to map the spatial heterogeneity of RVF circulation risk. The results of the mosquito model simulations showed that years of active virus circulation matched the years when both vector species were densely present. Indeed, the simulations showed high mosquito densities in 1987 and 2003, which correspond to the most important epidemic and epizootic events in that region.

Les Flavivirus neuropathogènes, tels que le virus de l’encéphalite japonaise (JEV), le virus West Nile (WNV), le virus de la fièvre jaune (YFV) et le virus Zika (ZIKV) causent des maladies neurologiques. Ces maladies sont dues à une infection des cellules du système nerveux central (CNS) par ces virus. Le CNS est un organe privilégié, isolé des agents pathogènes par une barrière entre le sang et le cerveau, appelée barrière hémato-encéphalique (BBB). Les Flavivirus neuropathogènes capables de traverser cette BBB afin d’atteindre leurs cellules cibles, localisées dans le CNS, sont neuroinvasifs. Le but de cette étude est de comprendre les mécanismes cellulaires permettant aux Flavivirus de traverser la BBB et les effets de l’infection par les virus ZIKV et WNV des cellules du CNS sur le développement de celles-ci.Le YFV est un virus hépatotrope, infectant majoritairement le foie et les reins. Deux vaccins vivants atténués dirigés contre le YFV, le vaccin FNV (pour French Neurotropic Virus) et le vaccin 17D, ont été obtenus empiriquement par passages successifs de souches virulentes de YFV sur cerveaux de souriceaux. Ces vaccins ne causent plus de maladies touchant les reins et le foie, mais peuvent parfois causer des encéphalites post-vaccinales. Ces cas d’encéphalites démontrent que ces souches vaccinales sont devenues neurovirulentes mais aussi neuroinvasives car les virus ont pu franchir la BBB. A cause d’une incidence trop élevée d’encéphalites post-vaccinales par rapport au vaccin 17D, le vaccin FNV a été retiré du marché dans les années 1980.Le JEV est un virus neurotrope, causant des encéphalites graves en Asie du Sud-Est. A ce jour, il existe un vaccin vivant atténué, le JEV SA14-14-2, obtenu empiriquement par passages successifs d’une souche virulente sur cellules de hamster. Ce vaccin est moins neurovirulent et moins neuroinvasif que les souches virulentes de JEV en modèle de souris, et protège contre des infections humaines par le JEV. Cependant, des cas d’encéphalites ont été rapportés après injection de ce vaccin. Il apparait donc que, dans certains cas, la souche vaccinale JEV SA14-14-2 est capable de traverser la BBB et d’infecter les cellules neuronales. Les dernières épidémies à virus ZIKV en Polynésie Française et en Amérique du Sud ont induit une augmentation de cas de malformations congénitales dans les zones touchées. Cela a soulevé de nouvelles questions quant à la capacité d’un Flavivirus à provoquer des malformations congénitales du CNS. Dans cette étude, nous avons identifié les mécanismes cellulaires permettant aux Flavivirus de traverser la BBB et les effets de l’infection par les virus ZIKV et WNV des cellules du CNS sur le développement de celles-ci.Nous avons utilisé deux systèmes in vitro permettant d’étudier le développement du CNS et la neuroinvasion des Flavivirus. Un premier système consiste en l’infection de coupes de cerveaux d’embryon de souris. En utilisant ce système, nous avons montré que le ZIKV a un tropisme préférentiel pour les cellules progénitrices de neurones, alors que le WNV a un tropisme préférentiel pour les neurones. Nous avons également montré que l’infection des progéniteurs neuronaux par le ZIKV induit un arrêt de la mitose cellulaire, alors que l’infection par le WNV n’a aucun effet sur la mitose. L’étude sur l’effet apoptotique de l’infection par les deux virus WNV et ZIKV n’a montré aucune différence entre les deux virus à des temps précoces d’infection.Un deuxième système a été mis au point pour l’étude de la neuroinvasion par les Flavivirus neuropathogènes. Ce système est composé de cellules endothéliales hCMEC/D3 pouvant former des jonctions serrées. Ces cellules ont été cultivées sur filtres d’insert de puits de culture cellulaire Transwell, placés au-dessus de cellules neuronales humaines. A l’aide de ce système, nous avons comparé la capacité à traverser la BBB de plusieurs Flavivirus. / Neuropathogenic Flaviviruses, such as Japanese encephalitis virus (JEV), West Nile virus (WNV), yellow fever virus (YFV) and Zika virus (ZIKV), cause neurological diseases. These diseases are due to viral infection of central nervous system (CNS) cells. The CNS is a privileged organ, isolated from pathogenic agents by a barrier between the blood and the barrier, called the blood-brain barrier (BBB). Neuropathogenic Flaviviruses which can cross this BBB in order to reach their target cells in the CNS, are neuroinvasive. This study aims at understanding the cellular mechanisms by which YFV and JEV Flaviviruses cross the BBB and the effects of viral infection by WNV and ZIKV of the CNS cells during neocortex development.YFV is a hepatrotopic virus, which mostly infects the liver and the kidneys. The two live-attenuated vaccines against YFV, the FNV (for French Neurotropic Virus) vaccine and the 17D vaccine, were obtained empirically by several passages in suckling mouse brain of YFV virulent strains. These vaccines do not cause any disease targeting the liver or the kidneys, but can sometimes cause post-vaccine encephalitis. These encephalitis cases suggest that the vaccine strains have become neurovirulent and neuroinvasive. Due to high risks of post-vaccine encephalitis, the FNV vaccine use was discontinued in the 1980s.JEV is a neurotropic virus, causing acute encephalitis in South East Asia. To date, there is a live-attenuated vaccine against JEV, the JEV SA14-14-2 vaccine, which was obtained empirically by several passages in primary hamster kidney cells. This vaccine is less neurovirulent and less neuroinvasive than JEV virulent strains in mouse model, and it protects against JEV infections. However, some cases of post-vaccine encephalitis were reported. It thus seems that, in some cases, the vaccine strain JEV SA14-14-2 is able to cross the BBB and infect neuronal cells.The recent ZIKV epidemics in French Polynesia and South America were linked to an increase in the number of congenital malformations, rising questions regarding the capacity of a Flavivirus to induce CNS congenital malformations.In this study, we have identified cellular mechanisms involved in Flavivirus neuroinvasion and studied the effect of ZIKV and WNV infection of neuronal cells under development.To study CNS development, we have infected mouse embryos brain slices. We were able to show that ZIKV has a preferential tropism for neuronal progenitors, whereas WNV has a preferential tropism for neuronal cells. We also show that infection of neuronal progenitors by ZIKV impairs the cell life cycle, whereas no effect on the cell life cycle was observed for WNV-infected cells. Studies on apoptosis induction did not show any difference between both viruses at early time points of infection.To study Flavivirus neuroinvasion, we have used an in vitro model of BBB composed of human endothelial hCMEC/D3 cells that can form tight junctions. These cells were cultivated on Transwell inserts and placed above human neuronal cells. Using this system, we show that YFV FNV cross the BBB more efficiently than YFV 17D, suggesting that YFV FNV is more neuroinvasive than YFV 17D. This observation can explain the higher post-vaccine encephalitis risks associated with YFV FNV vaccine compared to YFV 17D vaccine. We also confirmed that JEV SA14-14-2 vaccine strain is less neuroinvasive than JEV RP9.We also examined how JEV crosses the BBB and the endothelial cell response following JEV treatment. We show that both JEV RP9 and SA14-14-2 are able to cross the BBB without infecting its endothelial cells and without disrupting the BBB. Preliminary results suggest that JEV RP9, but not JEV SA14-14-2, crosses the BBB by dynamin-dependant transcytosis. Transcriptomic analysis of endothelial cells treated by either virus show slight, but significant, differences in regulation of genes implicated in several pathways associated with CNS diseases.

En Afrique, un continent où le paludisme est prévalent, la fièvre constitue le premier motif de consultation médicale. Des études sur l'utilisation des tests de diagnostic rapide du paludisme au Burkina Faso ont toutefois révélé qu'une proportion croissante de maladies fébriles aiguës ne sont pas liées au paludisme (Bottger et al., 2017). Dans certains cas, il pourrait s’agir de la dengue, puisqu’une épidémie de cette maladie a été déclarée au Burkina Faso en 2013, suivie d’une nouvelle flambée en 2016. Or, la formation des agents de santé burkinabè quant au traitement de la dengue est déficiente (Munoz, Ridde, Yaro, et Bottger, 2015). Cela représente un problème de santé publique quand on sait que la détection précoce et l’accès à des soins médicaux adaptés permettent de ramener les taux de mortalité en dessous de 1 %. La vidéo pourrait contribuer à pallier ce manque de formation puisqu’elle constitue un outil de transfert de connaissances efficace (Armstrong, Idriss, et Kim, 2011; Fiorella et Mayer, 2018; Yeung, Justice, et Pasic, 2009). Son utilisation a toutefois été peu étudiée en fonction de son genre narratif. La présente étude vise donc à évaluer l'efficacité relative de trois vidéos qui empruntent autant de genres narratifs distincts (1-reportage, 2-théâtre, 3- animation) pour améliorer les connaissances des prestataires de soins de santé burkinabè. Elle a aussi pour objectif d’identifier les éléments narratifs qui bonifient la vidéo comme outil de transfert de connaissances. Les vidéos ont été testées auprès d’étudiants en soins infirmiers à Ouagadougou (n = 482) à l’aide d’un test de connaissances. Trois groupes de discussion ont été formés avec des étudiants (N = 46) et des entretiens individuels ont été menés avec des professionnels de la santé (n = 10). / In Africa, a continent where malaria is prevalent, fever is the main reason for medical consultation. Studies on the use of malaria rapid diagnostic tests in Burkina Faso have shown, however, that an increasing proportion of acute febrile diseases are not related to malaria (Bottger et al., 2017). Some of these cases could be dengue fever, as an epidemic of this disease was declared in Burkina Faso in 2013, followed by a new outbreak in 2016. However, Burkinabe health workers have not received adequate training to treat dengue fever (Munoz et al., 2015). This is a public health problem, since it is known that early detection and access to appropriate medical care can reduce mortality rates to below 1%. Video could help fill this training gap, as it is an effective knowledge transfer tool (Armstrong, Idriss, & Kim, 2011; Fiorella & Mayer, 2018; Yeung, Justice, & Pasic, 2009). However, its use has been little studied in relation to narrative genre. The present study therefore aimed to evaluate the relative effectiveness of three videos adopting different narrative genres (1-journalism, 2- drama, 3-graphic animation) in improving the knowledge of Burkinabe healthcare providers. It also aimed to determine what narrative elements enhance video as a knowledge transfer tool. The videos were tested with nursing students (n = 482) in Ouagadougou using a knowledge questionnaire. Three focus groups were held with students (n = 46), and individual interviews were conducted with health professionals (n = 10).

L'autophagie maintient l'homéostasie cellulaire en dégradant les composants cellulaires. Chez l'humain, les protéines LC3 jouent un rôle central dans l'autophagie en interagissant avec d'autres facteurs contenant des régions d'interaction LC3 (LIR). Cette thèse porte sur le rôle de différents facteurs contenant des LIR, tels que le facteur nucléaire DOR et la protéine NSs du virus de la fièvre de la vallée du Rift (VFVR). Les protéines LC3 sont principalement présentes dans le noyau des cellules au repos normales, et leur passage au cytosol en réponse au stress nécessite une interaction avec DOR. Récemment, il a été démontré que cette interaction entre DOR et LC3B dépend de la désacétylation de deux résidus lysine conservés (K49/K51 de LC3A et K46/K48 de GABARAP). Cependant, les détails mécanistiques du rôle des résidus lysine individuels dans le transfert d'autres protéines LC3 demeurent inconnus. De plus, la caractérisation de l'interaction NSs-LC3 ainsi que son impact sur l'autophagie lors de l'infection par le RVFV demeurent évasives. Par conséquent, l'objectif de ces études est d'investiguer les différences structurelles et fonctionnelles des protéines humaines LC3 à différents stades de l'autophagie via leur interaction avec DOR et NSs. Nos études biophysiques et structurales ont permis d’identifier des éléments clés déterminant la spécificité de la région d'interaction LC3 de DOR (DORLIR) pour GABARAP. Nos études structurales ont défini une conformation en feuillet  chez DORLIR lorsqu'elle est en complexe avec GABARAP, ce qui joue un rôle important dans l'établissement de cette spécificité. Les études structurales ont également montré que l'acétylation de la deuxième Lys de GABARAP ou LC3A perturbe des interactions clés du W35 de DORLIR, ce qui conduit à une diminution de l'affinité qui est cohérente avec nos résultats ITC. Ces résultats ont été confirmés grâce à des expériences cellulaires en utilisant des substitutions K-en-Q pour imiter l'acétylation des Lys. En cellules, les substitutions K-en-Q à la deuxième Lys ont entravé le transfert cytoplasmique de GABARAP et de LC3A, ainsi que leur colocalisation avec DOR, tandis que les substitutions K-en-Q à la première Lys se comportent comme des protéines de type sauvage. Dans l'ensemble, la désacétylation de la deuxième Lys conservée est cruciale pour le transfert cytoplasmique de GABARAP et LC3A lors de l'autophagie, ce qui diffère de ce qui a été observé auparavant avec LC3B, où la désacétylation des deux Lys était nécessaire. Cette étude fournit également des informations sur les interactions entre la protéine NSs du VFVR et les protéines LC3, ainsi que l'impact de NSs sur l'autophagie lors de l'infection par le VFVR. Nous avons identifié quatre motifs potentiels d'interaction LC3 (NSs1-4) dans la protéine NSs, et des études d’ITC ont démontré que NSs4 interagit avec une affinité sous micromolaire-micromolaire avec les protéines LC3 humaines. De plus, nous avons confirmé que les protéines LC3 interagissent avec NSs dans les cellules, et que chez les cellules infectées par le RVFV, LC3A colocalise avec NSs. Dans l'ensemble, les résultats indiquent que la protéine NSs joue un rôle clé dans la modification de l'autophagie lors des infections par le VFVR. / Autophagy maintains cellular homeostasis through catabolism of cellular components including organelles, proteins, and pathogens. In humans, the six LC3 (Microtubule-associated protein 1 light chain 3) protein (LC3A, LC3B, LC3C, GABARAP, GABARAPL1 and GABARAPL2) play a pivotal role in autophagy through interactions with other factors that contain LC3-interacting regions (LIRs). This study focuses on the role of different factors that contain LIRs such as the nuclear factor DOR and the NSs protein from the RVFV. LC3 proteins are predominantly present in the nucleus of normal resting cells and their shuttling to the cytosol in response to stress requires interaction with DOR. Recently, this interaction between DOR and LC3B was shown to depend on the deacetylation of two conserved Lys residues (K49/K51in LC3 subfamily proteins and K46/K48 in GABARAP subfamily proteins). However, the mechanistic details of the role of the individual Lys residues in the shuttling other LC3 proteins is unknown. In addition, the characterization of NSs-LC3 interaction as well as its impact on RVFV (Rift Valley fever virus) infection on autophagy remains elusive. Therefore, the goal of these studies is to investigate the structural and the functional differences of the six human LC3 proteins in different stages of autophagy through their interaction with DOR and NSs. Our biophysical and structural studies identified key elements determining the specificity of the LIR from DOR (DORLIR) for the GABARAP subfamily. Our structural studies defined a -sheet conformation in DORLIR when complexed with GABARAP, which is important role for establishing this specificity. ITC studies with acetylated versions of LC3A and GABARAP demonstrated that acetylation of the second Lys significantly decreases binding to the DORLIR whereas acetylation at the first Lys has little to no effect. Our structural studies also demonstrate that acetylation at the second Lys of either GABARAP or LC3A disrupts key interactions between W35 of the DORLIR, which leads to the decreased affinity. The in vitro results were verified in cellular experiments using K-to-Q substitutions to mimic Lys acetylation. In cells, K-to-Q substitutions at the second Lys impaired the cytoplasmic shuttling of both GABARAP and LC3A from the nucleus as well as their colocalization with DOR, whereas K-to-Q substitutions at the first Lys behaved like wild-type proteins. Taken together, the deacetylation of the second conserved Lys is critical for the cytoplasmic shuttling of GABARAP and LC3A during autophagy, which is in contrast to what was observed with LC3B where deacetylation of both Lys was required. This study also provides insights into interactions between the NSs protein of RVFV and LC3 proteins and the impact of NSs on autophagy during RVFV infection. We identified four potential LIR motifs (NSs1-4) in the NSs protein and ITC studies demonstrated that NSs4 interacts with submicromolar-micromolar affinity with the human LC3 proteins. In addition, we confirmed that LC3 proteins interact with NSs in cells and that in RVFV infected cell LC3A colocalizes with NSs. Taken together, the results indicate that the NSs protein plays a key role in altering autophagy during RVFV infections.

Le genre bactérien Salmonella regroupe plus de 2500 sérovars, mais peu sont responsables de pathologies humaines. Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi) est reconnu pour son importance médicale à travers le globe. S. Typhi cause la fièvre typhoïde chez l’Homme, une maladie infectieuse létale caractérisée par la dissémination systémique de la bactérie vers des organes du système réticulo-endothélial. La fièvre typhoïde représente un fardeau pour la santé mondiale, notamment auprès des pays en développement où les conditions sanitaires sont désuètes. La situation se complique davantage par l’apparition de souches résistantes aux antibiotiques. De plus, les deux vaccins licenciés sont d’efficacité modérée, présentent certaines contraintes techniques et ne sont pas appropriés pour les jeunes enfants et nourrissons. La phase systémique de l’infection par Salmonella repose sur sa survie dans les macrophages du système immunitaire. Dans ce compartiment intracellulaire, la bactérie module les défenses antimicrobiennes grâce à de multiples facteurs de virulence encodés dans son génome. Les mécanismes moléculaires sollicités sont complexes et finement régulés. Malgré les progrès scientifiques réalisés précédemment, plusieurs incompréhensions persistent au sujet de l’adaptation de ce pathogène dans les macrophages de l’hôte. Pour mieux concevoir les déterminants génétiques de S. Typhi impliqués dans l’interaction avec ces cellules, une stratégie de sélection négative a été appliquée afin de vérifier systématiquement l’effet direct des gènes pendant l’infection. En premier temps, une librairie de mutants par transposon chez S. Typhi a été créée pour l’infection de macrophages humains en culture. Après 24 heures d’infection, la présence des mutants fut évaluée simultanément par analyse sur des biopuces de Salmonella. Au total, 130 gènes ont été sélectionnés pour leur contribution potentielle auprès des macrophages infectés. Ces gènes comptaient des composantes d’enveloppe bactérienne, des éléments fimbriaires, des portions du flagelle, des régulateurs, des facteurs de pathogenèse et plusieurs protéines sans fonction connue. En deuxième temps, cette collection de gènes a dirigé la création de 28 mutants de délétion définie chez S. Typhi. Les capacités d’entrée et de réplication intracellulaire de ces mutants au sein des macrophages humains ont été caractérisées. D’abord, les macrophages ont été co-infectés avec les mutants en présence de la souche sauvage, pour vérifier la compétitivité de chacun d’eux envers cette dernière. Ensuite, les mutants ont été inoculés individuellement chez les macrophages et leur infectivité fut mesurée comparativement à celle de la souche sauvage. Sommairement, 26 mutants ont présenté des défauts lorsqu’en compétition, tandis que 14 mutants se sont montrés défectueux lorsque testés seuls. Par ailleurs, 12 mutants ont exposé une déficience lors de l’infection mixte et individuelle, incluant les mutants acrA, exbDB, flhCD, fliC, gppA, mlc, pgtE, typA, waaQGP, STY1867-68, STY2346 et SPI-4. Notamment, 35 nouveaux phénotypes défectueux d’entrée ou de survie intracellulaire chez Salmonella ont été révélés par cette étude. Les données générées ici offrent plusieurs nouvelles pistes pour élucider comment S. Typhi manipule sa niche intracellulaire, menant à l’infection systémique. Les gènes décrits représentent des cibles potentielles pour atténuer la bactérie chez l’humain et pourraient contribuer au développement de meilleures souches vaccinales pour immuniser contre la fièvre typhoïde. / The bacterial genus Salmonella holds over 2500 serovars, but few are responsible for human pathologies. Salmonella enterica serovar Typhi (S. Typhi) is recognized across the globe for its medical importance. S. Typhi causes typhoid fever in humans, a lethal infectious disease characterized by systemic dissemination of the bacteria to organs of the reticulo-endothelial system. Typhoid fever represents a burden for public health, notably in developing countries where sanitary conditions are obsolete. The situation is further complicated by the appearance of strains resistant to antibiotics. Moreover, both of the licensed vaccines are of moderate efficiency, present certain technical constraints and are not appropriate for young children and newborns. The systemic phase of infection by Salmonella relies on its survival within macrophages of the immune system. In this intracellular compartment, the bacterium modulates antimicrobial defenses thanks to multiple virulence factors encoded within its genome. Molecular mechanisms taking place are complex and finely regulated. Despite scientific advances made previously, many misunderstandings persist concerning the adaptation of this pathogen within host macrophages. To better conceive the genetic determinants of S. Typhi involved in interaction with these cells, a negative selection strategy was applied to systematically verify the direct effect of genes during infection. Firstly, a library of transposon insertion mutants in S. Typhi was created for infection of cultured human macrophages. After 24 hours of infection, the presence of mutants was evaluated simultaneously by analysis on Salmonella microarrays. In total, 130 genes were selected for their potential contribution within infected macrophages. These genes included bacterial envelope components, fimbrial elements, portions of the flagellum, regulators, pathogenesis factors, and many proteins of unknown function. Secondly, this collection of genes led to the creation of 28 defined deletion mutants in S. Typhi. The ability of entry and intracellular replication of these mutants within human macrophages were characterized. To start, macrophages were coinfected with mutants in the presence of the wild-type strain, in order to verify the competitiveness of each of them against the latter. Then, mutants were inoculated individually into macrophages and their infectiveness was measured in comparison with the wild-type strain. In summary, 26 mutants presented defects when in competition, whereas 14 mutants were shown defective when tested alone. Furthermore, 12 mutants exposed a deficiency during mixed and individual infection experiments, including mutants acrA, exbDB, flhCD, fliC, gppA, mlc, pgtE, typA, waaQGP, STY1867-68, STY2346, and SPI-4. In particular, 35 new defective phenotypes of Salmonella entry or intracellular survival were revealed in this study. Data generated here provides significant novel insight for elucidating how S. Typhi manipulates its intracellular niche, leading to systemic infection. Genes described represent potential targets for attenuating the bacteria in the human host and could contribute to the development of better vaccine strains to immunize against typhoid fever.