Thierry de Meeûs Génétique et Evolution des Maladies Infectieuses (GEMI) UMR CNRS/IRD 2724, UR...

Thierry de Meeûs

Génétique et Evolution des Maladies Infectieuses (GEMI)

UMR CNRS/IRD 2724, UR IRD 165

Equipe Structure Génétique et Adaptations dans les Systèmes Symbiotiques

Centre IRD de Montpellier 911 Avenue d'Agropolis, B.P. 64501 34394 Montpellier Cedex 5, France.

Tel (33) 4 67 41 63 10 Secrétariat (33) 4 67 41 61 97

Fax (33) 4 67 41 62 99

E-mail: [email protected]

http://gemi.mpl.ird.fr/cepm/SiteWebESS/Fr/deMeeus/EnseignMeeus.html

Organismes Clonaux

Reproduction asexuée chez les parasites

Maladies infectieuses dans le vivant

Clonalité chez les agents infectieux eukaryotes *Parasites à cycle de vie complexe

-Clonalité instantanée -Plusieurs cycles de clonalité

*Parasites à cycles simples

Etudier les populations naturelles *Parasites à cycle de vie complexe

-Clonalité instantanée -Plusieurs cycles de clonalité

*Parasites à cycles simples

Eukaryotes(environs 2.106 sp, dont 1/3 de parasites)

Lig

née

vert

e28

391

5-4

047

(0.0

14)

Eucaryotes1 797 431-477 784 (0.27)

Opi

stho

chon

tes

1 4

38 3

69-4

62 6

31 (

0.32

)

Lig

née

brun

e (C

hrom

ista

) 3

0 45

3-1

266

(0.0

42)

Alv

éobi

onte

s 1

7 03

5-6

907

(0.4

1)

Par

abas

alie

ns (

Tri

chom

onad

ines

) 2

000

-2 0

00 (

1)

Mét

amon

adin

es 3

00-3

00 (

1)

Myc

étoz

oair

es (

Myx

omyc

étes

) 5

32-0

(0)

Act

inop

odes

12

000-

0 (0

)

For

amin

ifèr

es 1

0 00

0-1

(0.0

001)

Eug

léno

bion

tes

(Eug

leno

zoa)

1 6

00-5

84 (

0.37

)

Cry

ptop

hyte

s 2

00-1

(0.

005) R

hizo

pode

s 9

00-4

0 (0

.044

)

Per

colo

zoai

res

20-3

(0.

15)

Chl

orar

achn

ioph

ytes

7-4

(0.

57)

Testaceafilosea 100-0 (0)

Giardia

Naegleriafowleri

Parasites trouvés chez l’hommePratiquant la clonalité~130 sp Sans clonalité~25 sp

*Parasites à cycles complexes -Clonalité instantanée

Quelques champignons

Myxozoaires

Trematoda

Quelques cestodes

Some Microsporidia

Gyrodactylus (Monogenea)

~10000 sp?

Clonalité chez les eukaryotes parasites

*Parasites à cycles complexes-Plusieurs cycles de clonalité

Saprolegna

Opalina

Beaucoup dechampignons

Entomophthorales (Zygomycota)

Cordyceps (Ascomycota)

La pluspart desSporozoaires

~20000 sp?

*Parasites à cycles simples: clonalité non cyclique

Parabasalia (Trichomonadina)

Giardia lamblia

Metamonadina

Trichomonas vaginalis

Entamoeba histolytica

Rhizopoda

Naegleria fowleri

Percolozoa

Ballantidium coli

Haplosporidium sp

Alveolata

Ciliata

Sporozoa

Leishmania spTrypanozoma sp

KinetoplastidaEuglenozoa

Quelques Microsporidies

Candida albicans

“Deuteromycota” (Ascomycota)

Myceta

~30000 sp?

E.g. Parasites clonaux des humains~130 sp

Clonalité instantanée ~ 15 sp

Plusieurs cycles ~ 6 sp

Non cyclique ~109 sp

Epidémiologie moléculaire des clones diploïdes

=>

Génétiques des populationsstructurées

clonales et diploïdes

............

.

.

.

.

..

Migrants

m

1-m

N

m

1-m

N

m

1-m

N

m

1-m

N

m

1-m

N

m

1-m

Nm

1-m

N

m

1-m

N

m

1-m

N

Clonalité: Clonalité: ccSexualité: 1-Sexualité: 1-cc

Taille des dèmesTaille des dèmesNN

10, 50, 100, 100010, 50, 100, 1000

Nombre de dèmesNombre de dèmesnn

10, 50, 100, 100010, 50, 100, 1000

mm0, 0.001, 0.01, 0.10, 0.001, 0.01, 0.1

cc0, 0.5, 0.8, 0.9, 0.95, 0.99, 0.999, 10, 0.5, 0.8, 0.9, 0.95, 0.99, 0.999, 1

Cycles simples

Les F-Statistics de Wright

Fisl

FFisis

FFstst

FFitit

T

oTit

T

sTst

s

osis

H

HHF

H

HHF

H

HHF

T

TIIT

T

TSST

S

SIIS

Q

QQF

Q

QQF

Q

QQF

1

1

1

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Clonality

Fis

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Clonality

Fst

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 0.8 0.9 0.95 0.99 0.999 1

Clonality

Sta

ndar

d er

ror

of F

is

NN=50, =50, nn=50, =50, mm=0.1, =0.1, uu=0.00001=0.00001

2)(4

1

umNFst

1)(4

1

umNFst

100% clonal Panmixie

rrDD = poly(SexRate, 2) + poly(Mig, 2) + poly(PopSize, 2) = poly(SexRate, 2) + poly(Mig, 2) + poly(PopSize, 2)

0.370.370.060.06

0.020.02

RR² = 0.47² = 0.47

RRGGDGGD = = poly(SexRate, 2) + poly(PopSize, 2) + poly(Mig, 2)poly(SexRate, 2) + poly(PopSize, 2) + poly(Mig, 2)

0.300.300.090.09

0.070.07

RR² = 0.46² = 0.46

Fis 0

-1Loci

C=[0.99-0.95], Nm grand

+ + RRGGDGGD, , rrDD, , GG

Fis 0

-1Loci

C=1, Nm petit

Fst0.5

Fis 0

-1Loci

C=[0.999-0.99], Nm petit

Fst>>0.5

Fis 0

-1Loci

C=1, Nm grand

Fst<<0.5

Effet WahlundEffet Wahlund

et et

allèles nulsallèles nuls

à éviter!à éviter!

Clones structurés en nombreux dèmes

Fst=-Fis/(1-Fis); Fit=0st

st

F

FNm

4

21

is

is

F

FNm

4

1

n =1000, N =10, m =0.001

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

Expected(IAM)

Long, 99alleles

Long, 5alleles

Long, 2alleles

Short, 99alleles

Short, 5alleles

Short, 2alleles

Veryshort, 99alleles

Veryshort, 5alleles

Veryshort, 2alleles

Nm

T

TIIT

T

TSST

S

SIIS

Q

QQF

Q

QQF

Q

QQF

1

1

1

Migrants

m1

1-m1

N

m1

1-m1

N

m1

1-m1

N

m1

1-m1

N

m1

1-m1

N

m1

1-m1

Nm1

1-m1

N

m1

1-m1

N

m1

1-m1

N

Migrants

m2

1-m2

N

m2

1-m2

N

m2

1-m2

N

m2

1-m2

N

m2

1-m2

N

m2

1-m2

Nm2

1-m2

N

m2

1-m2

N

m2

1-m2

N

Zygotes issus de croisements sexués

Propagules asexués

m2

m1

Cycles complexesClonalité instantanée

Cycles complexesPlusieurs cycles de clonalité

Epidemiologie moléculaire des parasites clonaux

* Cycles complexes

- Clonalité instantanée

Oeufs produits sexuellement

Cercaires clonales

Le trématodeSchistosoma mansoni

en Guadeloupeavec 7 microsatellites

Fis<0; Femelle Fst > mâle Fst

Le trématode Schistosoma mansoni en Guadeloupe

Le trématode Schistosoma mansoni en Guadeloupe

Fis<0; Femelle Fst > mâle Fst

KENYA

5

4

10

8

15

12

20KmMi

Equator

35 °

Ringa

Got NyabondoKapsulu

Kajulu

Rota

Sondu

Kodera

Oyugis

Rangwe

Kaptik

SeremS

N

W E

KENYA

5

4

10

8

15

12

20KmMi

5

4

10

8

15

12

20KmMi

5

4

10

8

15

12

20KmMi

Equator

35 °

Ringa

Got NyabondoKapsulu

Kajulu

Rota

Sondu

Kodera

Oyugis

Rangwe

Kaptik

SeremS

N

W E

Plasmodium falciparum au Kenya7 microsatellites

1

50µm

100µm

3

2

O

Clones haploïdes

DiploïdesSexués

Hermaphrodites

- Plusieurs cycles de clonalité* Cycles complexes

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 AllLoci

FIT

FIT

FIS

FST

FIS FIS

FSTFST

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 AllLoci

FIS

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 All

Loci

FST

Plasmodium falciparum au Kenya

Ne_P. falciparum ≈ 2Ninfected mosquitoes

s≈0.25

* Parasites à cycles simples

Candida albicans à Abidjan (Côte d’Ivoire)

42 Patients HIV+, 41 SIDA

19 patientes 23 patients

J0

Traitement anti-fungique

J15

Rechute de 13 patients

FPatient≈0.5 (P<0.001)

FSex≈0.08 (P<0.02)

FJ0-J15≈0.2 (P<0.001)

14 loci enzymatiques

Fis=-0.66 Fis=-0.97


Les 7 loci enzymatiques "sans" allèles nuls

Clones structurés en nombreux dèmes

Fst=-Fis/(1-Fis)

0.3

0.4

0.5

0.6

Fst in males Fst'=-Fis/(1-Fis)in males

Fst in females Fst'=-Fis/(1-Fis)in females

is

is

F

FNm

4

1 Nm=0.09 Nm=0.01

The best case

Structuration de Candida albicans chez des patients HIV+ de Côte d'Ivoire

Week 1, with the seven most polymorphic loci

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

Womenuncombined

Womencombined

Menuncombined

Men combined Women andmen combined

Fis


Goudet’s technique of pooling samples

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Malepatients no

pooling

Malepatients D0

and D15pooled

Malepatientspooled

Femalepatients no

pooling

Femalepatients D0

and D15pooled

Femalepatientspooled

All patientspooled

Fis

Parasites eukaryotes

De Meeûs T. and Renaud F. 2002. Trends in Parasitology 18: 247-251.

Schistosoma mansoni en Guadeloupe et génétique des populations des cycles complexes

Prugnolle F. et al. 2002. Molecular Ecology 11: 1231-1238.


Prugnolle F. et al. 2004. International Journal for Parasitology 35: 255-263.


Plasmodium falciparum au Kenya

Razakandranaibe F.G. et al. 2005. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 102: 17388-17393

Candida albicans à Abidjan et génétique des populations à cycle simple

Nebavi F. et al. 2006. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 103: 3663-3668

Balloux F. et al. 2003. Genetics 164: 1635-1644.

De Meeûs T. and Balloux F. 2004. Infection, Genetics and Evolution 4: 345-351.

De Meeûs T. and Balloux F. 2005. Molecular Ecology 14: 2695-2702.

De Meeûs T. et al. 2006. Infection, Genetics and Evolution 6: 163-170.

Mark Welsh D. and Meselson M. 2000. Science 288: 1211-1215.

Effet Meselson

Remerciements

Francisco AyalaFrançois BallouxSébastien BertoutPatrick Durand

Jacob KoellaLaurent Lehmann

Michèle MalliéFrançois Nébavi

Fabien RazakandranaibeJean-Pierre Pointier

Franck PrugnolleFrançois RenaudFrançois Rousset

André Théron

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