Génétique et Evolution des Maladies Infectieuses (GEMI) 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: demeeus@mpl.ird.fr http://gemi.mpl.ird.fr/cepm/SiteWebESS/Fr/deMeeus/EnseignMeeus.html

Organismes Clonaux

Reproduction asexuée chez les parasites Maladies infectieuses dans le vivant Eukaryotes (environs 2.106 sp, dont 1/3 de parasites) 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

Lignée brune (Chromista) 30 453-1 266 (0.042) 28 3915-4 047 (0.014) Rhizopodes 900-40 (0.044) Lignée brune (Chromista) 30 453-1 266 (0.042) Naegleria fowleri Opisthochontes 1 438 369-462 631 (0.32) Parabasaliens (Trichomonadines) 2 000-2 000 (1) Giardia Alvéobiontes 17 035-6 907 (0.41) Foraminifères 10 000-1 (0.0001) Chlorarachniophytes 7-4 (0.57) Mycétozoaires (Myxomycétes) 532-0 (0) Lignée verte Euglénobiontes (Euglenozoa) 1 600-584 (0.37) Métamonadines 300-300 (1) Cryptophytes 200-1 (0.005) Percolozoaires 20-3 (0.15) Actinopodes 12 000-0 (0) Testaceafilosea 100-0 (0) Eucaryotes 1 797 431-477 784 (0.27)

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

Clonalité chez les eukaryotes parasites *Parasites à cycles complexes -Clonalité instantanée Quelques champignons Some Microsporidia Myxozoaires Trematoda Quelques cestodes Gyrodactylus (Monogenea) ~10000 sp?

*Parasites à cycles complexes -Plusieurs cycles de clonalité Saprolegna Opalina Beaucoup de champignons Entomophthorales (Zygomycota) Cordyceps (Ascomycota) La pluspart des Sporozoaires ~20000 sp?

*Parasites à cycles simples: clonalité non cyclique Alveolata Parabasalia (Trichomonadina) Ciliata Ballantidium coli Sporozoa Trichomonas vaginalis Metamonadina Haplosporidium sp Euglenozoa ~30000 sp? Kinetoplastida Giardia lamblia Rhizopoda Leishmania sp Trypanozoma sp Entamoeba histolytica Myceta Percolozoa Quelques Microsporidies “Deuteromycota” (Ascomycota) Naegleria fowleri Candida albicans

E.g. Parasites clonaux des humains~130 sp Plusieurs cycles ~ 6 sp Clonalité instantanée ~ 15 sp Non cyclique ~109 sp

Epidémiologie moléculaire des clones diploïdes => Génétiques des populations structurées clonales et diploïdes

Ce qui rend les clones diploïdes si spéciaux Effet Meselson

Cycles simples Taille des dèmes N 10, 50, 100, 1000 Nombre de dèmes n 0, 0.001, 0.01, 0.1 Clonalité: c Sexualité: 1-c c 0, 0.5, 0.8, 0.9, 0.95, 0.99, 0.999, 1

Les F-Statistics de Wright Fit Fis F is l

N=50, n=50, m=0.1, u=0.00001 100% clonal Panmixie 0.02 0.04 0.06 0.08 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Clonality F is 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.8 0.9 0.95 0.99 0.999 1 Clonality Standard error of F is 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Clonality F st 100% clonal Panmixie

rD = poly(SexRate, 2) + poly(Mig, 2) + poly(PopSize, 2) 0.37 0.06 0.02 R² = 0.47 0.30 0.09 0.07 RGGD = poly(SexRate, 2) + poly(PopSize, 2) + poly(Mig, 2) R² = 0.46

la génétique des populations Fiche de recette pour la génétique des populations des clones diploïdes Fis -1 Loci C=1, Nm petit Fst0.5 Fis -1 Loci C=1, Nm grand Fst<<0.5 Effet Wahlund et allèles nuls à éviter! Fis -1 Loci C=[0.999-0.99], Nm petit Fst>>0.5 Fis -1 Loci C=[0.99-0.95], Nm grand + RGGD, rD, G

Clones structurés en nombreux dèmes Fst=-Fis/(1-Fis); Fit=0

Clonalité instantanée Zygotes issus de croisements sexués Cycles complexes Clonalité instantanée m2 Propagules asexués Migrants m1 1-m1 N m2 1-m2 N Migrants Zygotes issus de croisements sexués m1

Plusieurs cycles de clonalité Cycles complexes Plusieurs cycles de clonalité

Epidemiologie moléculaire des parasites clonaux * Cycles complexes - Clonalité instantanée Cercaires clonales Le trématode Schistosoma mansoni en Guadeloupe avec 7 microsatellites Oeufs produits sexuellement

Le trématode Schistosoma mansoni en Guadeloupe Fis<0; Femelle Fst > mâle Fst

Le trématode Schistosoma mansoni en Guadeloupe Fis<0; Femelle Fst > mâle Fst

- Plusieurs cycles de clonalité Plasmodium falciparum au Kenya * Cycles complexes 1 50µm 100µm 3 2 O - Plusieurs cycles de clonalité Plasmodium falciparum au Kenya 7 microsatellites KENYA 5 4 10 8 15 12 20 Km Mi Equator 35 ° Ringa Got Nyabondo Kapsulu Kajulu Rota Sondu Kodera Oyugis Rangwe Kaptik Serem S N W E Diploïdes Sexués Hermaphrodites Clones haploïdes

Plasmodium falciparum au Kenya FIT FIS FST Ne_P. falciparum ≈ 2Ninfected mosquitoes s≈0.25 -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 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 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 All Loci FIT

* Parasites à cycles simples Candida albicans à Abidjan (Côte d’Ivoire) J0 42 Patients HIV+, 41 SIDA FPatient≈0.5 (P<0.001) 19 patientes 23 patients J15 FSex≈0.08 (P<0.02) Rechute de 13 patients Traitement anti-fungique Fis=-0.66 Fis=-0.97 FJ0-J15≈0.2 (P<0.001) 14 loci enzymatiques

Fst=-Fis/(1-Fis) Candida albicans à Abidjan (Côte d’Ivoire) Les 7 loci enzymatiques "sans" allèles nuls Clones structurés en nombreux dèmes The best case Fst=-Fis/(1-Fis) Nm=0.09 Nm=0.01

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

Candida albicans à Abidjan (Côte d’Ivoire) Goudet’s technique of pooling samples

Plasmodium falciparum au Kenya Effet Meselson Mark Welsh D. and Meselson M. 2000. Science 288: 1211-1215. 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. Molecular Ecology 13: 2859-2864. Prugnolle F. et al. 2004. International Journal for Parasitology 35: 255-263. Prugnolle F. et al. 2005. Molecular Ecology 14: 1355-1365. 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.

Fabien Razakandranaibe Remerciements Francisco Ayala François Balloux Sébastien Bertout Patrick Durand Jacob Koella Laurent Lehmann Michèle Mallié François Nébavi Fabien Razakandranaibe Jean-Pierre Pointier Franck Prugnolle François Renaud François Rousset André Théron