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# Biologie# Microbiologie

Comprendre les différences individuelles dans la susceptibilité aux maladies

Une étude révèle comment l'exposition antérieure influence la susceptibilité individuelle aux infections.

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Ces dernières années, on a remarqué une augmentation des épidémies causées par des agents pathogènes chez les humains et les animaux. Ces épidémies soulignent qu'il est important de comprendre quels facteurs contribuent aux différences entre les individus qui peuvent influencer la manière dont les maladies se propagent et évoluent. Les chercheurs ont compris que des traits individuels, comme la fréquence des contacts entre les animaux et leur contagiosité, jouent un rôle clé dans ce processus. Cependant, on s'est moins penché sur les différences dans la capacité des individus à être infectés-appelée Susceptibilité-et comment cela influe sur ces dynamiques.

Un point essentiel est que tous les individus d'une population ne réagissent pas de la même façon aux agents pathogènes. Certains risquent plus de tomber malades que d'autres, et cette variabilité peut changer la manière dont les maladies se propagent dans un groupe. Même si les scientifiques ont étudié les différences individuelles de traits comme les taux de contact ou de contagiosité, les différences de susceptibilité résultant d'infections antérieures ou de vaccinations n'ont pas été suffisamment explorées. Comprendre ces différences est crucial car elles peuvent avoir des conséquences importantes sur la propagation des maladies et leur évolution avec le temps.

Réinfection et son importance

La réinfection est assez commune dans de nombreux systèmes de maladies, mais c'est souvent négligé. Ça inclut des maladies comme la COVID-19, la pneumonie et le paludisme. Même si un individu a une certaine protection d'une infection antérieure, cette protection est souvent incomplète et peut diminuer avec le temps. Ça veut dire que des Réinfections peuvent survenir, même dans des Populations où la plupart des gens sont moins susceptibles d'être infectés que ceux qui rencontrent le pathogène pour la première fois.

Beaucoup d'études se sont concentrées sur comment les infections ou vaccinations précédentes peuvent affecter les traits généraux d'une population-comme la susceptibilité moyenne ou les taux de guérison-plutôt que de voir comment ces facteurs influencent les différences entre les individus au sein de cette population. Ça soulève des questions sur comment une Exposition antérieure impacte la diversité des réponses et des niveaux de susceptibilité entre les individus.

Mécanismes influençant la susceptibilité

Plusieurs mécanismes peuvent expliquer comment une exposition antérieure aux agents pathogènes pourrait changer la susceptibilité générale d'une population. Une possibilité est que tous les individus exposés à un pathogène reçoivent une protection similaire, mais incomplète. Dans ce scénario, toutes les personnes auraient le même niveau de résistance à la réinfection. À l'inverse, certains individus peuvent développer une forte protection, tandis que d'autres non, menant à une situation où certains sont à l'abri de la réinfection et d'autres pas.

Les chercheurs utilisent souvent des modèles pour aider à comprendre ces scénarios. Ces modèles représentent généralement soit une situation où tout le monde a le même risque de réinfection, soit une où le risque varie considérablement entre les individus. L'effet exact que l'exposition antérieure a sur la susceptibilité d'une population peut dépendre de l'ampleur et de la nature de cette exposition. Par exemple, être exposé à de faibles doses d'un pathogène pourrait entraîner une protection incomplète chez la plupart des individus, tandis que des doses plus fortes pourraient générer une réponse plus forte chez certains.

Importance de comprendre la variabilité de la susceptibilité

Examiner comment l'exposition antérieure affecte les différences de susceptibilité est essentiel car ces différences peuvent significativement impacter la taille prédite des épidémies. Quand les individus avec une plus grande susceptibilité sont infectés en premier, la susceptibilité globale dans la population reste plus faible, ce qui mène à des épidémies plus petites. Donc, comprendre comment les traits liés à l'exposition antérieure façonnent la susceptibilité peut aider à prédire la dynamique des maladies.

Mesurer les différences individuelles de susceptibilité est un défi, surtout dans les populations sauvages, mais c'est nécessaire pour caractériser comment les maladies se propagent. Une variabilité significative dans la susceptibilité peut aussi influencer comment différentes souches d'un pathogène coexistent et évoluent au fil du temps, ce qui est important pour des considérations écologiques et sanitaires.

Le système d'étude : Les chardonnerets domestiques et Mycoplasma Gallisepticum

Pour mieux comprendre comment l'exposition antérieure affecte la susceptibilité, les chercheurs se sont concentrés sur un système spécifique faune-pathogène. Ils ont étudié les chardonnerets domestiques et le pathogène bactérien Mycoplasma gallisepticum (MG), qui provoque des infections oculaires chez ces oiseaux. Ce système est particulièrement pertinent car les chardonnerets subissent différents niveaux d'exposition au MG de leur environnement, comme par des dépôts d'oiseaux infectés aux mangeoires.

Les chardonnerets peuvent se remettre d'infections initiales, laissant un groupe d'individus récupérés qui peuvent encore avoir une certaine protection contre la réinfection. Des études expérimentales ont montré que les chardonnerets récupérés ont effectivement une protection acquise comparée aux oiseaux naïfs. Cependant, ils peuvent encore être réinfectés à des taux significatifs, même avec la même souche du pathogène. Les chercheurs ont observé que des niveaux d'exposition variables au MG conduisaient à des différences dans la protection des oiseaux contre une nouvelle infection.

Méthodologie : Évaluation de la variation individuelle de la susceptibilité

Pour étudier les effets de l'exposition antérieure sur la susceptibilité individuelle, les chercheurs ont mené des expériences sur des chardonnerets domestiques capturés dans la nature. Ils ont classé les oiseaux en trois groupes selon leur exposition antérieure au MG : pas d'exposition, exposition à faible dose et exposition à forte dose. Après avoir récupéré de ces traitements, les chercheurs ont évalué la susceptibilité des oiseaux à un défi secondaire avec le MG.

En mesurant si les oiseaux étaient infectés ou pas en réponse à ce défi, les chercheurs pouvaient ajuster des modèles pour déterminer s'il y avait des différences significatives de susceptibilité entre les différents groupes. Ils cherchaient à comprendre comment l'exposition antérieure pourrait influencer le degré de variabilité de la susceptibilité dans la population.

Résultats : Effets de l'exposition antérieure sur la susceptibilité

Les résultats ont montré que les oiseaux sans exposition antérieure avaient une faible variabilité dans leurs niveaux de susceptibilité, avec presque tous ayant une forte chance d'infection. En revanche, les chardonnerets ayant été exposés à des doses faibles ou élevées de MG montraient beaucoup moins d'uniformité dans leurs réponses de susceptibilité. Les modèles ont indiqué que les traitements d'exposition antérieure résultaient en une plus grande variabilité dans la susceptibilité des oiseaux après le défi secondaire.

Pour le groupe d'exposition à faible dose, environ la moitié des oiseaux ont été infectés, tandis qu'une plus petite portion a été infectée après le traitement à forte dose. Fait intéressant, les modèles qui s'ajustaient le mieux pour ces groupes étaient ceux qui reconnaissaient des différences significatives parmi les individus, représentant une vue plus réaliste de la susceptibilité au sein de la population.

Conséquences de l'hétérogénéité induite par l'exposition

La variation de la susceptibilité due à l'exposition antérieure avait des implications notables pour la dynamique des maladies. En utilisant ces découvertes, les chercheurs ont créé un modèle de propagation de la maladie (un modèle SIR) pour prédire comment les différences de susceptibilité influenceraient la taille d'une épidémie. Le modèle a confirmé que les populations sans exposition antérieure connaîtraient des épidémies plus grandes par rapport à celles avec exposition antérieure. Plus précisément, les tailles des épidémies étaient significativement plus faibles pour les groupes à faible et forte dose, indiquant que la plus grande variabilité de susceptibilité entraînait une réduction de la propagation globale de la maladie.

Ces résultats suggèrent que la protection acquise de l'exposition antérieure influence non seulement les réponses individuelles, mais a aussi de plus larges conséquences sur le déroulement des épidémies. Cela souligne l'importance de prendre en compte les différences individuelles dans la susceptibilité lors de la prédiction de la transmission des maladies et de la dynamique des épidémies.

Directions futures et implications

Vu les résultats, il est clair que les différences individuelles de susceptibilité sont essentielles pour comprendre comment les pathogènes se propagent et évoluent. Alors que de nombreux systèmes à l'échelle mondiale continuent de faire face à des réinfections et des niveaux d'immunité variables, les découvertes soulignent la nécessité d'explorer comment les expériences passées avec les pathogènes façonnent les réponses futures.

Encore plus de recherches sont nécessaires pour déterminer comment ces principes s'appliquent à d'autres espèces et systèmes pathogènes, surtout vu les implications potentielles pour la gestion des maladies chez la faune, le bétail et les populations humaines. Les chercheurs devraient chercher à explorer comment différents degrés d'exposition antérieure aux pathogènes influencent la susceptibilité dans divers environnements et conditions.

Conclusion

En résumé, l'étude souligne l'importance de comprendre comment l'exposition antérieure influence la susceptibilité individuelle aux infections. La variabilité dans la susceptibilité joue un rôle crucial pour déterminer la dynamique des épidémies de maladies. À mesure que nos connaissances progressent, cela aidera à élaborer des stratégies pour gérer efficacement et atténuer l'impact des maladies infectieuses, tant pour la faune que pour la santé humaine. Les enseignements tirés des chardonnerets domestiques et de Mycoplasma gallisepticum peuvent offrir des leçons précieuses pour relever des défis écologiques et épidémiologiques plus larges à l'avenir.

Source originale

Titre: Prior exposure to pathogens augments host heterogeneity in susceptibility and has key epidemiological consequences

Résumé: Pathogen epidemics are key threats to human and wildlife health. Across systems, host protection from pathogens following initial exposure is often incomplete, resulting in recurrent epidemics through partially-immune hosts. Variation in population-level protection has important consequences for epidemic dynamics, but whether acquired protection influences host heterogeneity in susceptibility and its epidemiological consequences remains unexplored. We experimentally investigated whether prior exposure (none, low-dose, or high-dose) to a bacterial pathogen alters host heterogeneity in susceptibility among songbirds. Hosts with no prior pathogen exposure had little variation in protection, but heterogeneity in susceptibility was significantly augmented by prior pathogen exposure, with the highest variability detected in hosts given high-dose prior exposure. An epidemiological model parameterized with experimental data found that heterogeneity in susceptibility from prior exposure more than halved epidemic sizes compared with a homogeneous population with identical mean protection. However, because infection-induced mortality was also greatly reduced in hosts with prior pathogen exposure, reductions in epidemic size were smaller than expected in hosts with prior exposure. These results highlight the importance of variable protection from prior exposure and/or vaccination in driving host heterogeneity and epidemiological dynamics. Author SummaryIndividuals in a population can be highly variable in terms of whether or not they get sick during a pathogen outbreak. This individual variability in susceptibility has important consequences for how widely a disease can spread in a population. Therefore, it is key to understand what drives such variability in susceptibility among individuals. One possibility is that variable levels of standing immunity in a population, whether from vaccination or previous infection, lead to variability in susceptibility among individuals. We tested whether acquired immunity creates more variability in susceptibility among individuals in a host population, using a songbird disease system as a model. We found that birds that had acquired immunity to a bacterial pathogen were far more variable in their susceptibility. We also show that this population-level variability in itself can strongly suppress disease outbreaks.

Auteurs: Dana M Hawley, A. Perez-Umphrey, J. S. Adelman, A. E. Fleming-Davies, J. Garrett-Larsen, S. J. Geary, L. M. Childs, K. E. Langwig

Dernière mise à jour: 2024-03-05 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.05.583455

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.05.583455.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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