Les effets du changement climatique sur les parasites : une étude prédictive intégrée – INCLIMPAR

Dans une première partie nous utiliserons une interaction hôte-parasite (le copépode ectoparasite Tracheliastes polycolpus et son hôte poisson Leuciscus leuciscus) afin d’identifier les facteurs climatiques et non climatiques qui peuvent influencer la colonisation des parasites. A partir d’observations empiriques, d’expérimentations, et d'outils moléculaires nous mettrons en évidence et nous quantifierons les barrières potentielles qui pourraient freiner la colonisation de ce parasite. Nous considèrerons les barrières potentielles suivantes :
(i) La capacité de dispersion de T. polycolpus (T. polycolpus est-il capable de disperser librement d’un site à un autre ?)
(ii) Les besoins environnementaux de T. polycolpus (quels sont les facteurs environnementaux qui peuvent freiner l’expansion de l’aire de distribution du parasite ?)
(iii) La capacité du parasite à transférer vers de nouvelles espèces hôtes (si T. polycolpus disperse dans un site où la vandoise est absente, sera-t-il capable d’infester une autre espèce hôte ?)
(iv) La capacité du parasite à s’adapter à un nouveau génotype hôte (est-ce que le processus d’adaptation locale peut freiner la colonisation ?)
Dans la seconde partie, nous développerons des modèles statistiques qui intégreront ces contributions d’ordre biologique dans les modèles prédictifs classiques. Cette approche intégrative permettra d’améliorer les prédictions des effets du changement climatique sur la répartition future du parasite T. polycolpus.
Dans la troisième partie nous réaliserons des simulations ainsi qu’une analyse globale de littérature existante afin de tester (pour tous les taxons et tous les écosystèmes) (i) si les parasites ont récemment subit des changements dans leur aires de distribution et (ii) les effets relatifs des variables biologiques et environnementales sur ces changements d’aires de répartition.

Au cours de cette première année, nous avons démontré que ce parasite était relativement généraliste et qu’il pouvait infester plusieurs espèces de poissons vivant dans les mêmes milieux que la vandoise, L. leuciscus). En particulier, nous avons mesuré en milieu naturel la prévalence (pourcentage d’individu parasité) et l’intensité parasitaire (nombre moyen de parasites sur les individus infectés) sur dix espèces de poissons d’eau douce relativement commune. Le parasite était présent sur cinq de ces dix espèces avec une grande variabilité dans la prévalence et l’intensité parasitaire d’une espèce à l’autre. Nous avons montré que ces espèces hôtes « secondaires » étaient d’autant plus infectées par le parasite qu’elles étaient proches écologiquement de l’hôte principal (la vandoise). En outre, nous avons montré que le parasite utilisait d’autant plus ces hôtes secondaires que l’intensité parasitaire était élevée sur l’hôte principal. L’utilisation d’hôte secondaire pourrait ainsi être liée à la disponibilité en ressources.
L’utilisation d’hôte secondaire chez les parasites est très commune en milieu naturel. Toutefois, cette étude a permis d’identifier précisément les causes de l’utilisation de ces hôtes secondaires. Nos travaux sont ainsi parmi les premiers à mettre en évidence les facteurs favorisant l’utilisation d’hôtes secondaires et les raisons expliquant pourquoi certains hôtes alternatifs sont plus favorables que d’autres. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre le transfert d’hôtes et donc l’émergence de nouveaux pathogènes dans les populations humaines.

Ce projet permettra de mettre en place une approche statistique permettant de prédire la distribution spatiale de nombreux pathogènes en prenant en compte leurs particularités biologiques. Cet outil aura donc un intérêt fort dans le contexte actuel des changements globaux tant pour les sociétés humaines (pour prédire la distribution de pathogènes humains) que pour la conservation de la biodiversité. D’un point de vue plus fondamental, ce projet sera un des premiers à tester les facteurs biologiques limitant ou favorisant la colonisation des pathogènes.

A ce jour, notre résultat majeur (cf. ci-dessus « utilisation d’espèces hôtes secondaires ») est en cours d’acceptation dans la revue scientifique Functional Ecology IF : 4,56.

Cet article a pour titre :
Patterns and processes of alternative host use in a generalist parasite: insights from a natural host-parasite interaction. Amélie Lootvoet, Simon Blanchet, Muriel Gevrey, Laetitia Buisson, Loïc Tudesque et Géraldine Loot.

Il reprend l’intégralité des résultats présentés ci-dessus.

La problématique du changement climatique focalise l’attention de nombreux scientifiques, économistes et politiciens. Concernant les associations hôtes-parasites, il est prédit que les parasites pourraient étendre leur aire de distribution actuelle en réponse au réchauffement climatique, en colonisant plus particulièrement les régions du Nord. Bien que ces changements pourraient affecter de nombreuses espèces en milieu naturel, les études prédictives concernant les animaux et les plantes s’avèrent uniquement conceptuelles. Récemment, une controverse a remis en question les prédictions classiques de l’impact du changement climatique sur la distribution des parasites. Il a été suggéré (i) que les parasites pourraient subir un changement de leur aire de distribution (voir même une restriction) et non une expansion (ii) de nombreux facteurs non climatiques pourraient éclipser les effets du changement climatique. Une telle controverse pourrait avoir de nombreuses conséquences politiques et économiques.
Dans ce contexte, INCLIMPAR permettra de clarifier cette controverse et de répondre aux questions qui sont posées par l’ensemble de la société sur l’association entre changement climatique et distribution spatiale des parasites.
Dans une première partie nous utiliserons une interaction hôté-parasite en particulier (le copépode ectoparasite Tracheliastes polycolpus et son hôte poisson Leuciscus leuciscus) pour d’identifier les facteurs climatiques et non climatiques qui peuvent influencer la colonisation des parasites. A partir d’observation empirique, d’expérimentation, et d'outils moléculaires nous mettrons en évidence et nous quantifierons les barrières potentielles qui pourraient freiner la colonisation de ce parasite. Nous considèrerons les barrières potentielles suivantes :
(i) La capacité de dispersion de T. polycolpus (T. polycolpus est-il capable de disperser librement d’un site à un autre ?)
(ii) Les besoins environnementaux de T. polycolpus (quels sont les facteurs environnementaux qui peuvent freiner l’expansion de l’aire de distribution du parasite ?)
(iii) La capacité du parasite à transférer vers de nouvelles espèces hôtes (si T. polycolpus disperse dans un site où la vandoise est absente, sera-t-il capable d’infester une autre espèce hôte ?)
(iv) La capacité du parasite à s’adapter à un nouveau génotype hôte (Est ce que le processus d’adaptation locale peut freiner la colonisation ?)
Dans la seconde partie, nous développerons des modèles statistiques qui intégreront ces contributions d’ordre biologique dans les modèles prédictifs classiques. Cette approche intégrative permettra d’améliorer les prédictions des effets du changement climatique sur la répartition future du parasite T. polycolpus.
Dans la troisième partie nous réaliserons des simulations ainsi qu’une méta-analyses de littérature existante afin de tester (pour tous les taxons et tous les écosystèmes) (i) si les parasites ont récemment subit des changements dans leur aires de distribution et (ii) les effets relatifs des variables biologiques et environnementales sur ces changements d’aires de répartition.
En apportant une réponse objective sur le rôle relatif des facteurs climatiques vs. non climatiques sur la distribution des parasites, INCLIMPAR représente une contribution cruciale au débat actuel sur le réchauffement climatique et la distribution des parasites.