Vers une amélioration de l’analyse des données et une optimisation des plans d’expérience pour une analyse quantitative du risque en écotoxicologie

In ecotoxicology, the effects of toxic compounds on living organisms are usually measured at the individual level, in the laboratory and according to standards. This ensures the reproducibility of bioassays and the control of environmental factors. Bioassays, in acute or chronic toxicity, generally apply to survival, reproduction and growth of organisms. The statistical analysis of standardized bioassays classically leads to the estimation of critical effect concentrations used in risk assessment. Nevertheless, several methods/models are used to determine a critical effect concentration. These methods/models are more and less adapted to the data type. The first aim of this work is to select the most adapted methods/models to improve data analysis and so the critical effect concentration estimation. Usually, data sets are built from standard bioassays and so follow recommendations about exposure duration, number and range of tested concentrations and number of individuals per concentration. We can think that these recommendations are not the most adapted for each critical effect concentration and each method/model. That’s why, the second aim of this work is to optimize the experimental design in order to improve the critical effect concentration estimations for a fixed cost or at least to reduce the waste of time and organismsEn écotoxicologie, les effets des substances toxiques sur les organismes vivants sont classiquement mesurés au niveau individuel, en laboratoire et selon des normes, ce qui assure la reproductibilité des bioessais et le contrôle des facteurs environnementaux. Ces tests standardisés, en toxicité aiguë ou chronique, portent généralement sur la survie, la reproduction et la croissance d'organismes modèles de laboratoire ; leur analyse statistique conduit à l'estimation de concentrations critiques d'effet. Ce sont ces concentrations qui sont utilisées en analyse quantitative du risque en écotoxicologie. Cependant, pour l'estimation d'un même type de concentration critique d'effet, différentes méthodes/modèles peuvent être utilisés qui sont plus ou moins adaptés en fonction du type de jeux de données. Le premier objectif de ce travail de thèse est donc de sélectionner les méthodes/modèles les plus adaptés afin d'améliorer l'analyse des données issus des tests de toxicité et donc l'estimation des concentrations critiques d'effet. Habituellement, les jeux de données sont construits à partir de tests standards en fonction de l'organisme étudié : la durée du test est généralement fixée et des recommandations sont faites, par exemple sur le nombre minimal d'organismes à exposer à un nombre minimal de concentrations. Il est donc légitime de penser que ces recommandations ne sont pas forcément les plus adaptées pour toutes les concentrations critiques d'effet et les méthodes/modèles les plus adaptés. C'est pourquoi, le deuxième objectif de cette thèse est d'optimiser les plans d'expérience afin d'aller soit vers une amélioration des estimations des concentrations critiques d'effet à coût constant soit pour un même niveau de qualité des estimations, d'éviter le gaspillage en temps et en organisme

Modeling present and future climate risk of dengue outbreak, a case study in New Caledonia

International audienceBackground: Dengue dynamics result from the complex interactions between the virus, the host and the vector, all being under the influence of the environment. Several studies explored the link between weather and dengue dynamics and some investigated the impact of climate change on these dynamics. Most attempted to predict incidence rate at a country scale or assess the environmental suitability at a global or regional scale. Here, we propose a new approach which consists in modeling the risk of dengue outbreak at a local scale according to climate conditions and study the evolution of this risk taking climate change into account. We apply this approach in New Caledonia, where high quality data are available. Methods: We used a statistical estimation of the effective reproduction number ( R t ) based on case counts to create a categorical target variable : epidemic week/non-epidemic week. A machine learning classifier has been trained using relevant climate indicators in order to estimate the probability for a week to be epidemic under current climate data and this probability was then estimated under climate change scenarios. Results: Weekly probability of dengue outbreak was best predicted with the number of days when maximal temperature exceeded 30.8°C and the mean of daily precipitation over 80 and 60 days prior to the predicted week respectively. According to scenario RCP8.5, climate will allow dengue outbreak every year in New Caledonia if the epidemiological and entomological contexts remain the same. Conclusion: We identified locally relevant climatic factor driving dengue outbreaks in New Caledonia and assessed the inter-annual and seasonal risk of dengue outbreak under different climate change scenarios up to the year 2100. We introduced a new modeling approach to estimate the risk of dengue outbreak depending on climate conditions. This approach is easily reproducible in other countries provided that reliable epidemiological and climate data are available

Comparison of bioassays with different exposure time patterns: The added value of dynamic modelling in predictive ecotoxicology

International audienceThe purpose of this study was to compare Daphnia magna responses to cadmium between two toxicity experiments performed in static and flow-through conditions. As a consequence of how water was renewed, the two experiments were characterised by two different exposure time patterns for daphnids, time-varying and constant, respectively. Basing on survival, growth and reproduction, we addressed the questions of organism development and sensitivity to cadmium. Classical analysis methods are not designed to deal with the time dimension and therefore not suitable to compare effects of different exposure time patterns. We used instead a dynamic modelling framework taking all timepoints and the time course of exposure into account, making comparable the results obtained from our two experiments. This modelling framework enabled us to detect an improvement of organism development in flow-through conditions compared to static ones and infer similar sensitivity to cadmium for both exposure time patterns. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved

Démarche d’appréciation du risque d'excrétion de Coxiella burnetii dans les troupeaux caprins laitiers dans le sud-est de la France

International audienceLa fièvre Q est une zoonose due à Coxiella burnetii. Le risque de transmission de cette bactérie est plus important par voie aérienne ou par contact étroit avec des ruminants infectés. Une enquête en élevages caprins laitiers a montré la fréquence élevée du portage asymptomatique de la fièvre Q dans le Sud-Est de la France. En 2006 et 2008 respectivement, 13/14 et 24/28 troupeaux étaient séropositifs. De plus, l’excrétion de la bactérie par voie vaginale a été détectée dans 7/9 de ces troupeaux : 5% à 100% des chèvres étaient excrétrices. En combinant les données d'âge et de sérologie des chèvres, une analyse en composantes principales a permis de réaliser une typologie sur les niveaux de circulation de d’infection intra-élevage. Cette typologie a présenté une bonne corrélation avec le niveau d'excrétion à l’échelle du troupeau (prenant en compte fréquence et quantité). Ces résultats sont encourageants en vue d’utiliser cette typologie pour repérer les troupeaux excréteurs, et ainsi évaluer un risque d’exposition à C. burnetii pour d’autres élevages mais aussi pour la population humaine

Épidémiologie de la lèpre en Nouvelle-Calédonie de 1983 à 2017

International audienceNew-Caledonia (NC) is a French community of the Asia-Pacific region where leprosy is still present. The epidemiological study of reported cases from 1983 to 2017 accounts for 342 cases. Since 1988 the overall annual prevalence is less than 1/10,000 inhabitants, the endemicity threshold set by the World Health Organization. Nevertheless, the study reveals an area of overendemia on the island of Bélep (location of the first leprosarium) where the 2007-2017 annual mean detection rate is 126.5/100,000 inhabitants. Over the last 10 years the predomi nance of multibacillary forms and the discovery of new cases of pediatrics leprosy show the persistence of a transmission in NC. Following this study, public health measures and in-depth studies were implemented.La Nouvelle-Calédonie (NC) est une collectivité française de la région Asie-Pacifique où la lèpre est toujours présente. La surveillance épidémiologique des cas notifiés de 1983 à 2017 comptabilise 342 cas. Depuis 1988, la prévalence globale annuelle est inférieure à 1/10 000 habitants, seuil d'endémicité fixé par l'Organisation mondiale de la Santé. Néanmoins, l'étude révèle une zone de surendémie sur l'île de Bélep (lieu d'implantation de la première léproserie) où le taux de détection moyen annuel 2007-2017 est de 126,5/100 000 habitants. Sur les 10 dernières années, la prédominance de formes multibacillaires et la découverte de nouveaux cas de lèpre pédiatriques démontrent la persistance d'une transmission en NC. Suite à cette étude, des mesures de santé publique et des études approfondies ont été mises en place

Épidémiologie de la lèpre en Nouvelle-Calédonie de 1983 à 2017

International audienceNew-Caledonia (NC) is a French community of the Asia-Pacific region where leprosy is still present. The epidemiological study of reported cases from 1983 to 2017 accounts for 342 cases. Since 1988 the overall annual prevalence is less than 1/10,000 inhabitants, the endemicity threshold set by the World Health Organization. Nevertheless, the study reveals an area of overendemia on the island of Bélep (location of the first leprosarium) where the 2007-2017 annual mean detection rate is 126.5/100,000 inhabitants. Over the last 10 years the predomi nance of multibacillary forms and the discovery of new cases of pediatrics leprosy show the persistence of a transmission in NC. Following this study, public health measures and in-depth studies were implemented.La Nouvelle-Calédonie (NC) est une collectivité française de la région Asie-Pacifique où la lèpre est toujours présente. La surveillance épidémiologique des cas notifiés de 1983 à 2017 comptabilise 342 cas. Depuis 1988, la prévalence globale annuelle est inférieure à 1/10 000 habitants, seuil d'endémicité fixé par l'Organisation mondiale de la Santé. Néanmoins, l'étude révèle une zone de surendémie sur l'île de Bélep (lieu d'implantation de la première léproserie) où le taux de détection moyen annuel 2007-2017 est de 126,5/100 000 habitants. Sur les 10 dernières années, la prédominance de formes multibacillaires et la découverte de nouveaux cas de lèpre pédiatriques démontrent la persistance d'une transmission en NC. Suite à cette étude, des mesures de santé publique et des études approfondies ont été mises en place

Dengue in New Caledonia: Knowledge and Gaps

International audienceArboviruses are viruses transmitted to humans by the bite of infected mosquito vectors. Over the last decade, arbovirus circulation has increasingly been detected in New Caledonia (NC), a French island territory located in the subtropical Pacific region. Reliable epidemiological, entomological, virological and climate data have been collected in NC over the last decade. Here, we describe these data and how they inform arboviruses' epidemiological profile. We pinpoint areas which remain to be investigated to fully understand the peculiar epidemiological profile of arbovirus circulation in NC. Further, we discuss the advantages of conducting studies on arboviruses dynamics in NC. Overall, we show that conclusions drawn from observations conducted in NC may inform epidemiological risk assessments elsewhere and may be vital to guide surveillance and response, both in New Caledonia and beyond

Viral evolution sustains a dengue outbreak of enhanced severity

International audienceCompared to the previous 2013-2014 outbreak, dengue 2016-2017 outbreak in New Caledonia was characterized by an increased number of severe forms associated with hepatic presentations. In this study, we assessed the virological factors associated with this enhanced severity. Whole-genome sequences were retrieved from dengue virus (DENV)-1 strains collected in 2013-2014 and from severe and non-severe patients in 2016-2017. Fitness, hepatic tropism and cytopathogenicity of DENV 2016-2017 strains were compared to those of 2013-2014 strains using replication kinetics in the human hepatic cell line HuH7. Whole-genome sequencing identified four amino acid substitutions specific to 2016-2017 strains and absent from 2013-2014 strains. Three of these mutations occurred in predicted T cell epitopes, among which one was also a B cell epitope. Strains retrieved from severe forms did not exhibit specific genetic features. DENV strains from 2016-2017 exhibited a trend towards reduced replicative fitness and cytopathogenicity in vitro compared to strains from 2013-2014. Overall, the 2016-2017 dengue outbreak in New Caledonia was associated with a viral genetic evolution which had limited impact on DENV hepatic tropism and cytopathogenicity. These mutations, however, may have modified DENV strains antigenicity, altering the anti-DENV immune response in some patients, in turn favoring the development of severe forms

Zika virus outbreak in New Caledonia and Guillain-Barré syndrome: a case-control study

International audienceZika virus (ZIKV) infection has been associated with neurologic disorders including Guillain-Barré syndrome (GBS). In New Caledonia during the ZIKV outbreak (2014-2015), case-control and retrospective studies have been performed to assess the link between ZIKV and GBS. Among the 15 cases included, 33% had evidence of a recent ZIKV infection compared to only 3.3% in the 30 controls involved. All patients were Melanesian, had facial diplegia and similar neurophysiological pattern consistent with acute inflammatory demyelinating polyneuropathy, and recovered well. Furthermore, during the peak of ZIKV transmission, we observed a number of GBS cases higher than the calculated upper limit, emphasizing the fact that ZIKV is now a major trigger of GBS