Dynamiques intra- à inter-hôte du Plasmodium falciparum :évolution, émergence et contrôle des résistances aux antipaludéens

Résumé

L’émergence et la propagation de la résistance aux antipaludiques (RAP) constituent un enjeu majeur de santé publique, compromettant les efforts de contrôle et d’élimination du paludisme à l’échelle mondiale. Comprendre les mécanismes intra-hôtes qui sous-tendent l’apparition et la dynamique de ces résistances est fondamental, notamment dans un contexte d’infections mixtes impliquant plusieurs espèces et souches de \textit{Plasmodium}. Cette thèse développe un cadre théorique original pour modéliser ces dynamiques complexes, en combinant la structuration en âge et en traits phénotypiques des populations parasitaires. Nous proposons un modèle mathématique générique structuré en âge et en phénotype, intégrant la compétition pour une ressource partagée (les globules rouges), les processus de mutation, ainsi que l’invasion et la coexistence de différentes espèces et souches. Ce modèle est formulé comme un système couplé d’équations différentielles et d’équations aux dérivées partielles non locales dans des espaces de Banach de dimension infinie. Dans un premier temps, nous développons une méthode systématique de calcul des seuils de croissance (analogues au nombre de reproduction de base), basée sur l’analyse spectrale d’opérateurs de nouvelle génération adaptés à ces systèmes structurés. Ce cadre abstrait permet d’unifier une large classe de modèles en dynamique des populations. Dans un second temps, nous appliquons ce formalisme à l’étude des infections mixtes à \textit{P. falciparum} et \textit{P. vivax}, en tenant compte de la diversité intra-espèce liée à la RAP. L’analyse met en évidence les conditions d’invasibilité et de coexistence entre espèces, ainsi que les mécanismes d’exclusion compétitive entre souches. En particulier, nous montrons que la structure de l’environnement intracellulaire (abondance relative des jeunes globules rouges) influence fortement les capacités d’invasion des souches mutantes. De plus, nous établissons une approximation asymptotique explicite du seuil de croissance dans le cas de mutations à faible variance, permettant d’identifier les phénotypes dominants au sein de chaque espèce. Les résultats obtenus fournissent des clés de lecture essentielles pour mieux anticiper les trajectoires évolutives de la RAP dans des contextes d’infections complexes, et ouvrent la voie à de futures recherches sur l’optimisation des stratégies thérapeutiques et la gestion évolutive des résistances.

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