L'évolution des parasites sur les fronts d'invasion expérimentaux

Dans un monde où la mobilité augmente de plus en plus, les maladies infectieuses émergentes sont devenues une menace majeure pour la santé publique, l'industrie alimentaire et la faune sauvage. La crise sanitaire actuelle du Covid-19 et l'apparition fréquente de nouveaux variants exigent une meilleure compréhension de l'interaction entre les processus épidémiologiques et les changements évolutifs en jeu, qui se produisent souvent à des échelles de temps similaires.

Comment évoluent les parasites lors d'une épidémie en expansion ? Peut-on prédire les caractéristiques des nouveaux variants, et comment ces caractéristiques influencent-t-elles la vitesse d'expansion de l'épidémie ? La théorie prévoit généralement l'évolution de parasites très infectieux et virulents au front de la propagation d'une épidémie, mais ces résultats ignorent souvent que les parasites peuvent avoir besoin de leur hôte pour se disperser vers de nouveaux sites d'infection.

Pour répondre à ces questions de manière expérimentale, des chercheurs du CNRS issus de l’Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM – CNRS / Université de Montpellier / IRD) et leurs collègues australiens (Monash University, Melbourne) ont simulé des expansions d'aire de répartition d'un système hôte-parasite aquatique dans des microcosmes interconnectés (voir figure). Dans cette expérience d'évolution expérimentale (menée sur un an), des populations du cilié Paramecium caudatum infectées par un parasite bactérien, ont connu un total de 55 épisodes de dispersion, entrecoupés de périodes de transmission libre du parasite. Les résultats, publiés dans Ecology Letters, montrent que les parasites évoluant au front d'expansion de l'aire de répartition permettent une plus grande dispersion de leur hôte, mais sont également moins virulents et moins transmissibles que les parasites (non-dispersants) évoluant au cœur de l'aire de répartition. Ce nouveau compromis entre virulence et dispersion pourrait imposer des contraintes importantes à l'évolution des parasites dans des populations structurées dans l'espace, jusqu'à présent rarement prises en compte.

Ces résultats s'appliquent-ils à la propagation du Covid-19 ? "Pas directement, comme les Paramécies ne sont pas des humains", explique Giacomo Zilio, post-doctorant chargé de l'étude à l'ISEM. Néanmoins, ce travail illustre les rétroactions possibles entre épidémiologie et évolution, et montre que les parasites peuvent répondre à la sélection spatiale et développer des adaptations spécifiques favorisant l'expansion d'une épidémie. Plus généralement, l'évolution expérimentale peut être un outil puissant pour recréer en miniature, de manière contrôlée et reproductible, certains aspects des épidémies naturelles et des processus de sélection.