Quantitative studies of infectious diseases transmission in populations : from pathogen genetic sequences to individual-level epidemiological data

Études quantitatives de la transmission des maladies infectieuses en population en utilisant des séquences génétiques de pathogènes et des données épidémiologiques individuelles Parmi les méthodes pour l'étude quantitative de la transmission des maladies infectieuses dans les populations, les épidémiologistes ont récemment focalisé leur attention sur l'épidémiologie moléculaire qui vise à reconstruire la phylogénie des pathogènes en utilisant leurs séquences génétiques, et la modélisation mathématique des maladies infectieuses qui ajuste des modèles mécanistes de transmission des maladies à des données épidémiologiques telles que le nombre de cas. Ces deux approches se basent sur des données très différentes dont la disponibilité varie selon le contexte. Les concepts et les modèles qu'elles utilisent permettent d'explorer des facettes différentes de la transmission des maladies. L'objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre comment les maladies virales comme la rage et la covid-19 circulent dans les populations hôtes en utilisant pour la première des séquences génétiques virales datées et géolocalisées, et pour la deuxième, des données épidémiologiques à l'échelle individuelle. La première partie de cette thèse s'intéresse à la rage, une zoonose tropicale négligée, responsable d'environ 59,000 morts chaque année principalement dans les populations pauvres et rurales d'Afrique et d'Asie. Son agent étiologique, le virus de la rage (RABV), circule principalement dans les populations canines domestiques dont les modes de transmission restent peu étudiés et mal compris malgré l'existence de vaccins efficaces chez l'homme et l'animal. Nous avons tout d'abord synthétisé dans une revue de la littérature l'apport relatif des modèles mathématiques et de l'épidémiologie moléculaire dans la compréhension des dynamiques de la rage chez le chien. Puis, nous avons décrit la circulation endémique de la rage au Cambodge, un des pays les plus affectés, à partir de génomes de la rage isolés chez le chien et analysés avec des méthodes de phylogéographie Bayésienne continue. Nous avons montré que les introductions depuis d'autres pays ne sont pas nécessaires au maintien de la circulation. Toutefois, ces résultats sont conditionnés par l'échantillonnage des génomes. Pour mieux comprendre leurs impacts sur les méthodes de phylogéographie Bayésienne, nous avons entrepris une étude de simulation dans laquelle nous avons comparé les performances de trois algorithmes de phylogéographie discrète face à un échantillonnage plus ou moins biaisé. Nous avons testé des stratégies d'échantillonnage alternatives et intégré des données épidémiologiques afin d'atténuer l'effet potentiel des biais d'échantillonnage sur la performance des trois algorithmes. La deuxième partie de la thèse se concentre sur la transmission du SARS-CoV-2 dans une des plus petites populations, les ménages. Cette configuration est particulièrement adaptée au suivi détaillé de l'ensemble des membres du foyer après l'introduction d'un cas et permet ainsi d'évaluer comment la susceptibilité et l'infectivité varient au niveau individuel. Dans un premier temps, nous avons estimé l'effectivité vaccinale contre l'infection et la transmission si infecté pendant la vague de variant Alpha en Israël grâce à un modèle de transmission dans des ménages partiellement vaccinés. Nous avons ensuite exploré comment l'hétérogénéité de contact dans les ménages, notamment entre les adultes et les enfants, impacte les estimations de l'infectivité et de la susceptibilité relatives des enfants par rapport aux adultes. En conclusion, cette thèse explore les contributions de l'épidémiologie moléculaire et de la modélisation pour la compréhension de la transmission des maladies infectieuses à différentes échelles de population et souligne la nécessité d'intégrer les données génétiques et épidémiologiques.