Responsables de stage :
Olivier Boutron (Dr.) Chargé de recherche en hydraulique/hydrologie,
Marion Vittecoq (Dr.) Chargée de recherche écologie de la santé

Structure d’accueil : Tour du Valat, institut de recherche pour la conservation des zones humides méditerranéennes basé à Arles (13).

Contexte : Les agents pathogènes responsables des grippes aviaires, appelés virus Influenza A (VIA), ont pour réservoir principal les oiseaux sauvages, en particulier les Charadriiformes (Goélands, mouettes…) et les Ansériformes (Canards, oies…). Au sein de ce réservoir la transmission se fait principalement soit par contact direct, soit par l’ingestion d’eau contaminée par les fèces d’individus infectés. Les milieux aquatiques, au sein desquels les VIA peuvent persister, représentent donc un élément clé de la dynamique de ces virus. Cependant le devenir des VIA au sein de ces milieux est méconnu. Les études existantes, menées en laboratoire en milieu fermé, montrent l’influence des conditions environnementales, telles que la salinité et la température, sur la persistance des VIA dans l’eau. Ces études ne se sont cependant pas intéressées à l’impact du transport par l’eau de ces virus dans les systèmes hydrographiques réels. Dans ce cadre depuis 2015 notre équipe travaille à coupler modèles hydrodynamiques, connaissances de l’écologie des oiseaux infectés et données sur la persistance des VIA pour comprendre quels facteurs prépondérants influencent la dynamique de ces virus au sein des zones humides. Ce projet interdisciplinaire vise également à développer une approche applicable par la suite à d’autres agents infectieux.

Objectifs du stage :
Le stage proposé fait suite aux deux premières phases de l’étude qui avaient pour objectif d’étudier la dynamique de différentes souches de virus Influenza A dans l’hydrosystème Vaccarès (Camargue) d’abord en ne considérant qu’un modèle hydrodynamique (voir Vittecoq et al. 2017), puis en le couplant avec un modèle épidémiologique de type SIR (article en préparation). L’hydrosystème Vaccarès est composé de l’étang du Vaccarès, des Etangs des Impériaux et des Etangs du Lion. Il reçoit les eaux de drainage des parcelles agricoles des bassins du Fumemorte et de Roquemaure. Un ouvrage constitué de 13 vannes situé au Grau de la Fourcade permet de gérer la connexion de ce système avec la mer. Le vent et les échanges avec la mer sont les principaux moteurs des écoulements sur ce site.

Le premier volet de l’étude de la dynamique des VIAs avait été mené grâce à une modélisation hydrodynamique sous TELEMAC-2D (http://www.opentelemac.org/ ; Figure 2). Lors de cette étude, la dégradation des virus avait été modélisée par des lois simples de T90 (temps pour lequel 90% de la quantité initiale du virus s’est dégradée). Les T90 considérés étaient constants, et ne dépendaient pas de la température et de la salinité des étangs. Dans le cadre du second volet de ce travail, des lois de T90 variant avec la salinité et la température ont été intégrées et le modèle a été couplé à un modèle SIR multi-compartiments permettant de prendre en compte la dynamique de transmission des VIA au sein de la population de canards.

L’objectif du présent stage sera d’utiliser ce modèle couplé pour tester la répartition spatio-temporelle des VIA dans le système d’étude en fonction de différents scénarios faisant intervenir plusieurs souches de VIA induisant ou non de la mortalité et une immunité croisée chez leurs hôtes. La comparaison entre les simulations et les données observées permettra ainsi d’inférer certains paramètres de transmission des VIA. De plus la possibilité d’inclure d’autres facteurs que la salinité et la température dans le calcul de la persistance des VIA, notamment les rayonnements UV, sera explorée.

Référence : Vittecoq M., Gauduin H., Oudart T., Bertrand O., Roche B., Guillemain M., Boutron O. 2017. Modeling the spread of avian influenza viruses in aquatic reservoirs: A novel hydrodynamic approach applied to the Rhône delta (southern France). Sci Total Environ 595:787–800.

Durée du stage : janvier à juin 2018 (ajustable en fonction du calendrier de la formation de l’étudiant)

Profil recherché : Stage de Master 2, formation en modélisation appliquée à l’écologie et/ou à l’épidémiologie et intérêt pour l’hydrologie. Goût pour les simulations numériques, le travail sur ordinateur. Intérêt pour les problématiques environnementales. Maîtrise du logiciel R. Des connaissances en programmation FORTRAN, python, du logiciel TELEMAC et d’un logiciel SIG (Qgis, ArcGis) seraient un plus.

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