Le modèle mathématique permet de mieux comprendre la dynamique des interactions entre virus

Le cadre, publié dans Frontières en microbiologie, a été appliqué sur les données de transmission du virus de la grippe et se propose d'être un nouvel outil pour anticiper les conséquences de la diversité microbienne et optimiser les mesures de lutte contre la maladie.

L'estimation de la variation de fitness entre les microorganismes, c'est-à-dire leur aptitude à survivre et à se reproduire dans des conditions données, permet de prédire leurs trajectoires d'infection chez des hôtes uniques et leur transmission dans les populations d'hôtes.

Parmi deux souches virales, quelle sera celle qui l'emportera contre la réponse immunitaire de l'hôte, ou lors de l'administration de médicaments et de vaccins? Dans la dynamique des virus, il est essentiel de comprendre en détail ces scénarios, compte tenu de l'augmentation de la résistance aux antiviraux et à d'autres changements évolutifs.

De nos jours, cette compréhension est améliorée via des modèles mathématiques, mais la majorité des approches actuelles décrivent des scénarios limités, se concentrant sur l'exclusion compétitive, où une souche du virus l'emporte toujours sur une autre parce qu'elle a une plus grande aptitude.

Le groupe de recherche sur la modélisation mathématique des processus biologiques de l'Instituto Gulbenkian de Ciência a développé un cadre mathématique qui permet une extension au-delà de cette limitation. Sur la base du modèle Lotka-Volterra, largement utilisé en écologie, les chercheurs proposent un cadre qui permet, en outre, la vérification de scénarios de compétition fréquentielle entre souches microbiennes chez un hôte conduisant à la transmission.

Nous avons appliqué ce cadre à un ensemble de données obtenu à partir d'études précédentes, où ils ont estimé différents paramètres liés aux différences de capacité de transmission entre deux souches de virus de la grippe chez les furets.

Erida Gjini, auteure principale de l'étude, Instituto Gulbenkian de Ciência

«Nous sommes allés plus loin et, en considérant des interactions plus complexes entre virus et le rôle de la stochasticité dans la transmission, nous avons montré que pour un même jeu de données notre modèle prédit un scénario de coexistence entre souches et révèle une charge virale transmise plus élevée», conclut le chercheur.

L'avantage de ce cadre réside dans sa simplicité et sa généralité: le modèle peut être appliqué à d'autres scénarios écologiques de compétition microbienne, tout en permettant l'exploration de plus de résultats de la dynamique concurrentielle entre deux souches.

Cette étude a été développée à l'Instituto Gulbenkian de Ciência et en collaboration avec le programme de master en biostatistique de la Faculté des sciences de l'Université de Lisbonne.

La source:

Instituto Gulbenkian de Ciência

Référence du journal:

Martins, A, D & Gjini, E. (2020) Modélisation de mélanges compétitifs avec le cadre Lotka-Volterra pour une évaluation de la forme physique plus complexe entre les souches. Frontières en microbiologie. doi.org/10.3389/fmicb.2020.572487.

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