Enjeux du thème
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Responsables : Benjamin Roche et Jean-Jules Tewa

Effectif : 29 permanents Y doctorants

Benjamin.roche@ird.fr

Activités de recherche

Les sciences de la santé ont toujours été un champ extrêmement prisé par les théoriciens, principalement parce que ces approches théoriques permettent d’apporter des éléments de réponses dans des situations où la mise en place d’expérimentations se révèle très compliquée, voire impossible. La communauté médicale a ainsi rapidement compris la plus-value importante de ces approches théoriques, permettant à ces deux champs de co-construire des projets de recherche donnant lieu à des innovations méthodologiques permettant de répondre à des questions médicales jusque là inaccessibles.

Projets marquants

La dynamique spatio-temporelle des maladies infectieuses

Le premier aspect étudié sur les maladies infectieuses repose sur la dynamique des épidémies. Des méthodes d’analyse de séries temporelles en ondelettes ont été développées et améliorées, permettant d’analyser la saisonnalité des épidémies. La comparaison de la saisonnalité de différentes zones géographiques permet de reconstruire la dynamique dans l’espace et le temps de ces maladies, comme dans le cas du paludisme en Afrique de l’Est.

Le ratio reproductif de base (R0) des maladies infectieuses


Un aspect important de la recherche sur les maladies infectieuses repose sur la quantification de l’intensité de la transmission d’un pathogène. A cet égard, l’épidémiologique mathématique a développé un outil extrêmement puissant : le R0, ou ratio reproductif de base. Cet indice, qui quantifie le nombre de nouvelles infections moyen dû à un individu infecté plongé dans une population totalement naïve d’un point de vue immunologique. Au sein de notre équipe, nous développons des méthodes permettant de quantifier ce ratio dans des situations qui collent au plus près de la réalité épidémiologique.

Dynamique écologique et évolutive des pathogènes


Les maladies infectieuses sont soumises à des dynamiques écologiques et évolutives qui interviennent sur des échelles de temps très différentes. (figure 1) qui ne sont pas toutes sur la même échelle de temps. A titre d’exemple, nous étudions l’influence protectrice de la biodiversité sur les maladies infectieuses grâce à des approches théoriques. La concomitance des dynamiques écologiques et évolutives est également fondamentale à prendre pour certains types de virus, comme les virus de grippe aviaires dont la forte diversité génétique des virus de grippe aviaire due à l’existence d’une transmission environnementale constitue le pool génétique dans lequel les souches pandémiques grippales humains sont puisées.

Optimisation des politiques de contrôle des maladies infectieuses

Les maladies infectieuses représentent toujours un frein économique particulièrement important dans les pays aux ressources économiques limitées, principalement à cause des problèmes d’infrastructure contraignant la mise en place des stratégies de santé publique. Aujourd’hui, les nouvelles méthodes d’optimisation développées, tels les algorithmes génétiques, commencent à être utilisé en santé publique afin d’optimiser leur efficacité. L’application de ces nouvelles méthodes d’optimisation, dans le but d’apporter des informations quantitatives aux autorités publiques, est donc un champ de recherche particulièrement important et novateur.

Développement de modèles réalistes de la transmission des maladies infectieuses avec un but prédictif


La mise en place de ces politiques de santé publique innovantes nécessite également le développement de modèles réalistes de la transmission des maladies infectieuses avec un but prédictif. De tels modèles, utilisant aussi bien le formalisme mathématique qu’informatique, ont été développés au sein d’UMMISCO pour répondre à des demandes sociétales. La tuberculose, première mycobactériose au monde, a été l’objet de nombreux modèles, ainsi que que la bilharziose, priorité de santé publique de nombreux pays en Afrique sub-saharienne.

Processus écologiques et évolutifs impliqués dans la cancérogénèse


Lorsqu’une cellule saine devient cancéreuses, différents facteurs (le type de tissu où la cellule cancéreuse émerge représentant l’environnement, la valeur sélective de cette cellule cancéreuse représentant le génotype mutant qui envahit, etc…) permettent à cette cellule de se propager ou non. Ces facteurs sont très similaires aux pressions de sélection et autres goulots d’étranglements fréquemment rencontrés à une autre échelle en biologie évolutive.

Le paradoxe de Peto


Un autre aspect particulièrement étudié est le paradoxe de Peto. Ce paradoxe oppose le fait que toutes les espèces animales sauvages présentent des prévalences de cancers relativement homogènes (aux alentours de 25%) alors que ces prévalences devraient augmenter avec la masse corporelle moyenne de ces espèces si la présence de cancers était un processus aléatoire positivement associé avec le nombre de cellules. Il a ainsi été suggéré que les pressions de sélection sur les classes de gènes responsables du développement de cellules malignes devaient augmenter avec la masse corporelle des espèces. A l’aide de modèles mathématiques, nous essayons de mettre en évidence les mécanismes permettant de contraindre la propagation des cellules cancéreuses chez les grands mammifères.

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UMMISCO est une Unité Mixte Internationnale de Modélisation Mathématique et Informatiques des Systèmes Complèxes. Cette unité évaluée par l’AERES est composé de 63 chercheurs ou enseignants-chercheurs permanents qui mènent des recherches en informatique et en mathématique appliquée à des problématiques réelles touchant l’épidémiologie, l’écologie, et la société.

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