Characterising avian haemosporidian communities : ecological factors, parasite persistence and co-infection

Les parasites jouent un rôle clef dans l'évolution des comportements et des traits d'histoire de vie de leurs hôtes. Le parasitisme s'avère parfois dévastateur à l'échelle de population d'hôtes, et peut également altérer certains traits associés à la valeur sélective d'un individu infecté, tels que son succès reproducteur ou encore son taux de mortalité. La coévolution hôte/parasite, qui représente l'une des forces sélectives les plus puissantes dans l'évolution des organismes, peut également conduire les partenaires de l'association parasitaire à s'adapter localement à des environnements hétérogènes. Cette thèse porte sur l'étude de parasites aviaires, du genre Plasmodium, Haemopro- teus et Leucocytozoon (Haemosporidae), naturellement associés à différentes populations de mésanges charbonnières (Parus major) et d'hirondelles des fenêtres (Delichon ur- bicum). Dans un premier temps, nous avons cherché à déterminer comment se distribuent ces parasites au sein de différentes populations hôtes et si ces communautés de parasites sont structurées. Par la suite, la principale question à laquelle nous voulions répondre était de savoir comment ces parasites, et notamment après coexistence de plusieurs lignées génétiques d'Haemosporidae au sein dun même-individu (i.e. co-infection), affectent la physiologie et le succès de reproducteur des hôtes. Nos résultats suggèrent que la distribution des Haemosporidae est principalement gouvernée par la présence d'insectes vecteurs et que la persistance de l'infection chez les hôtes varie en fonction du genre d'Haemosporidae (Chapitre 1-2). Par ailleurs, nous avons trouvé que des lignées de parasite génétiquement distinctes peuvent avoir des effets contrastés sur leurs hôtes. Par exemple, les hôtes exhibent des différences de parasitémie marquées en fonction des lignées de parasites responsable de l'infection. De plus, le succès reproducteur ainsi que la charge parasitaire des mésanges infectées par Plasmodium ou Haemoproteus n'étaient pas affecté par l'infection simultanée avec Leucocytozoon (Chapitre 2-3). Dans le Chapitre 4, j'ai examiné la capacité immunitaire de mésanges charbonnières infectées par des hémosporidies. Les résultats n'ont pas été concluant, et je suggère fortement une réévaluation de ceux-ci dans de futures études. Les mésanges charbonnières ne semblent pas signaler leur statut infectieux par la coloration de leur plumage (Chapitre 5); toutefois, la coloration noire des plumes reflète l'état de stress oxydatif des mésanges, qui dépend lui-même de l'infection parasitaire. La coloration verte pourrait également indiquer la qualité des soins paxentaux délivrés par les mésanges adultes femelles à leurs petits, comme le suggère la corrélation que nous avons observée entre la masse des jeunes d'une nichée et la coloration de leur mère. Les hirondelles capturées en Algérie souffrent plus de l'infection que celles échantillon¬nées en Europe (Chapitre 6). Les similitudes observées entre les communautés de par¬asites affectant les populations européennes et celles des populations nord-africaines suggèrent que la transmission des parasites a lieu lors de la migration vers le sud. A l'instar de nos observations sur les mésanges dans les chapitres 2 et 3, les hirondelles co-infectées ne montrent pas d'altérations de leur condition physique. Cette thèse démontre qu'il existe, au sein des populations de mésanges charbonnières, des interactions antagonistes entre, d'une part, les parasites et leurs hôtes et d'autre part, entre différent parasites. Le résultat de ces interactions antagonistes varie en fonction des espèces et de la zone géographique considérée. Nous avons démontré que les interactions ne suivent pas toujours la théorie, puisque la coevolution qui, en suivant le concept de la virulence, devrait augmenter la charge parasitaire et diminuer la condition physique des hôtes, ne montre pourtant pas d'impact négatif sur les populations de mésanges. Nous pouvons maintenant concentrer nos efforts à la caractérisation des interactions antagonistes. De plus, grâce aux avancées des méthodes moléculaires, nous pouvons suivre et étudier en détails comment ces interactions se manifestent et quels sont leurs effets sur la condition physique des hôtes. - Parasites are key in shaping various behavioural and life-history traits of their hosts. The influence of parasitism on host populations varies from slight to devastating and might influence such parameters as mortality rates or reproductive success. Host-parasite coevolution is one of the most powerful selective forces in evolution and can lead to local adaptation of parasites and hosts in spatially structured environments. In this thesis, I studied haemosporidian parasites in different populations of great tits (Parus major) and house martins (Delichon urbicum). Firstly, I wanted to determine how parasites are distributed and if parasite communities are structured. The main question I wanted to address hereafter was how parasites, and specifically infection with multiple genera of parasites (i.e. co-infection) influenced host physiology and reproductive success. I found that parasite distribution is environmentally driven and could therefore be closely linked to vector prevalence; and that the stability of parasite infection over time is genus-dependent (Chapter 1 - 2). I further found that different haemosporidian lineages might interact differently with their hosts as parasitaemia was strongly lineage-specific and that the presence of Leucocytozoon parasites showed no correlation to Plasmodium or Haemoproteus parasitaemia, nor to great tit reproductive success (Chapter 2-3). In Chapter 4 I examined immune capacity of haemosporidian-infected great tits. The results proved inconclusive, and I strongly suggest re-evaluation hereof in future work. Great tits do not appear to signal parasite infection through plumage colouration (Chapter 5); however, infection did have a link to oxidative stress resistance which is strongly signalled through the black breast stripe, with darker males being more resistant and darker females less resistant. Females might incur different costs associated with darker stripes. This would allow reversal of signaling function. Green colouration could also serve as a cue for female provisioning quality as indicated by the strong correlation between colouration and chick body mass. Breeding house martins caught in Algeria suffer greater haemosporidian infection than European populations (Chapter 6). Similar parasite communities in European and North-African populations suggest transmission of parasites may occur during southward migration. Similarly to what was observed in great tits in Chapter 2 and 3, no relationship was found between parasite co-infection and Swiss house martin body condition. This thesis demonstrates that host-parasite and inter-parasite antagonistic interac¬tions exist in great tit populations. How these interactions play out is species dependent and varies geographically. I have demonstrated that interactions do not always follow the theory, as co-infection - which under the concept of virulence should increase parasitaemia and decrease body condition - showed no negative impact on great tit populations. We can now concentrate our efforts on characterising these antagonistic interactions, and with the advance in molecular methods, track and investigate how these interactions play out and what the effect on host fitness is.

Genetic survey of "spinturnix sp" (Acari, Mesostigmata) and their bat hosts in Western Palearctic

SUMMARY : The coevolution between two intimately associated organisms, like host and parasite, is a widely investigated theme in evolutionary biology. Recently, the use of genetic data in the study of host-parasite systems evidences that the genetic information from some parasites can complement genetic data from their hosts and thus may help to better understand their host's evolutionary history. Phylogenetic and population genetic aspects of bat parasites have been poorly investigated. Spinturnicid mites are highly specialized ectoparasites, exclusively associated with bats and therefore represent an ideal model to extant our knowledge on bat and parasite biology and on their coevolutionary history. In this thesis, I developed several molecular markers (mitochondrial DNA) to compare the genetic patterns of Spinturnix mites with their bat hosts at different levels. The molecular co-phylogeny between Spinturnix sp. and their bat hosts suggests a partial cospeciation and the occurrence of failure to speciate events and multiple host switches. Thus, Spinturnix mites do not exactly mirror the phylogenetic pattern of their hosts, despite their intimate association. Similar roosting habits of the hosts seem to promote host switches between different species, as far as ecological conditions are favourable. The phylogeographic study of the Maghrebian bat M. punicus in the Mediterranean area confirms the presence of M. punicus in North Africa, Corsica and Sardinia and highlights that islands and mainland are genetically highly divergent. The comparison between the parasitic mite S. myoti and the Maghrebian bat suggests that the phylogeographic pattern of the mite is moulded by its host, with open water as main barrier for host and parasite dispersal. Moreover, the unique presence of a European S. myoti lineage on M. punicus from Corsica strongly suggests the former presence of mouse-eared bats (M. myotis and/or M. blythii) in Corsica. By highlighting the probable presence of a nowadays locally extinct host species, S. myoti may represent a good proxy for inferring complex evolutionary history of bat hosts. Finally, population genetic surveys of S. myoti and S. bechsteinii suggest that these mites benefit from close contacts between individuals during the mating season and/or hibernation to disperse among remote colonies. The contrasted genetic patterns of these two distinct bat-mite systems evidence that bat social structure is a determinant factor of the genetic structure of mite populations. Altogether, this PhD thesis demonstrates the usefulness of parasites to gather information about their bat hosts. In addition, my results illustrate how different ecological and biological characteristics of bat species allow the emergence of a surprising diversity in the genetic patterns of the parasites, which may contribute to the diversification and speciation of parasites. RESUME : La co-évolution entre deux organismes intimement liés, comme un parasite et son hôte, fait partie des questions largement étudiées en biologie évolutive. Récemment, l'utilisation de données génétique dans l'étude des interactions hôte-parasite a montré que l'information génétique de certains parasites peut compléter les données génétiques de l'hôte et ainsi peut éclairer l'histoire évolutive de leur hôte. Très peu études ont étudié les interactions entre les chauves-souris et leurs parasites d'un point de vue moléculaire. Les acariens du genre Spinturnix sont des ectoparasites très spécialisés exclusivement associés aux chauves-souris. Ils représentent donc un model idéal pour élargir nos connaissances tant sur l'écologie des parasites de chauves-souris que sur leur coévolution. Durant cette thèse, plusieurs marqueurs moléculaires (ADN mitochondrial) ont été développés pour ainsi comparer la distribution de la variation génétique des parasites du genre Spinturnix avec celle de leurs hôtes, et ceci à différents niveaux. Tout d'abord, la co-phylogénie moléculaire entre les espèces de Spinturnix et les leurs hôtes révèle une co-spéciation partielle ainsi que la présence d'événement de non spéciation et de transferts horizontaux. Ces parasites ne reflètent donc pas entièrement l'histoire évolutive de leurs hôtes, malgré leurs intimes associations. La cohabitation de plusieurs espèces de chauves-souris dans un même gîte permet aux parasites un transfert entre différentes espèces, atténuant ainsi leur degré de co-spéciation. Deuxièmement, l'étude phylogéographique du marin du Maghreb dans le bassin Méditerranéen confirme sa présence en Afrique du Nord, en Corse et en Sardaigne. La comparaison avec un de ses parasites S. myoti suggère que la répartition génétique de S. myoti est façonnée par celle de leurs hôtes, avec les étendues d'eau comme barrière principale tant à la dispersion de l'hôte que de son parasite. De plus, la présence unique d'une lignée européenne de ces parasites sur des marins du Maghreb de Corse suggère fortement la présence du grand ou petit marin en Corse dans le passé. En reflétant la présence potentielle à un endroit donné d'une espèce de chauve-souris actuellement disparue, S. myoti peut représenter une bonne alternative pour comprendre l'histoire évolutive complexe des chauves-souris. Finalement, l'étude des structures génétiques des populations des parasites S. myoti et S. bechsteinii suggère que les contacts corporels entre chauves-souris durant la saison de reproduction ou l'hibernation peuvent permettre la dispersion des parasites entre des colonies éloignées géographiquement. La différence de structure génétique entre ces deux associations particulières montre que la structure génétique des populations de parasites dépend fortement des traits d'histoire de vie de son hôte. Dans l'ensemble, cette thèse démontre l'importance des parasites pour amener des informations sur leurs hôtes, les chauves-souris. Elle illustre aussi comment les différences écologique et biologique des différentes espèces de chauves-souris peuvent amener une étonnante diversité de structure génétique au sein de populations de parasites, ce qui peut peut-être contribuer à la diversification et à la spéciation des parasites.

Coévolution des populations québécoises de cutérèbres (Cuterebra grisea et Cuterebra fontinella) et de souris du genre Peromyscus : la souris sylvestre (P. maniculatus) et la souris à pattes blanches (P. leucopus)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Coévolution des populations québécoises de cutérèbres (Cuterebra grisea et Cuterebra fontinella) et de souris du genre Peromyscus : la souris sylvestre (P. maniculatus) et la souris à pattes blanches (P. leucopus)

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Screening for childhood lead poisoning in the industrial region of Fez, Morocco

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The importance of EN ISO 15189 accreditation of allergen-specific IgE determination for reliable in vitro allergy diagnosis

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A Multifaceted Study of Scedosporium boydii Cell Wall Changes during Germination and Identification of GPI-Anchored Proteins

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Scedo-Select III: a new semi-selective culture medium for detection of the Scedosporium apiospermum species complex

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Draft Genome of Australian Environmental Strain WM 09.24 of the Opportunistic Human Pathogen Scedosporium aurantiacum

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Demonstration of the interactions between aromatic compound-loaded lipid nanocapsules and Acinetobacter baumannii bacterial membrane

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Développement et validation d’une méthode de dosage des traces de détergents inactivants totaux du prion

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Long-term consequences of Hodgkin lymphoma therapy on T-cell lymphopoiesis

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Leishmania spp. parasite isolation through inoculation of patient biopsy macerates in interferon gamma knockout mice

Isolation of Leishmania parasite and species identification are important for confirmation and to help define the epidemiology of the leishmaniasis. Mice are often used to isolate pathogens, but the most common mouse strains are resistant to infection with parasites from the Leishmania (Viannia) subgenus. In this study we tested the inoculation of interferon gamma knockout (IFNγ KO) mice with biopsy macerates from Leishmania-infected patients to increase the possibility of isolating parasites. Biopsies from twenty five patients with clinical signs of leishmaniasis were taken and tested for the presence of parasites. Immunohistochemical assay (IHC) and conventional histopathology detected the parasite in 88% and 83% of the patients, respectively. Leishmania sp. were isolated in biopsy macerates from 52% of the patients by culture in Grace's insect medium, but 13% of isolates were lost due to contamination. Inoculation of macerates in IFNγ KO mice provides isolation of parasites in 31.8% of the biopsies. Most isolates belong to L. (Viannia) subgenus, as confirmed by PCR, except one that belongs to L. (Leishmania) subgenus. Our preliminary results support the use of IFNγ KO mice to improve the possibility to isolate New World Leishmania species.

Phylogenetic placement of the enigmatic parasite, Polypodium hydriforme, within the Phylum Cnidaria

Background: Polypodium hydriforme is a parasite with an unusual life cycle and peculiar morphology, both of which have made its systematic position uncertain. Polypodium has traditionally been considered a cnidarian because it possesses nematocysts, the stinging structures characteristic of this phylum. However, recent molecular phylogenetic studies using 18S rDNA sequence data have challenged this interpretation, and have shown that Polypodium is a close relative to myxozoans and together they share a closer affinity to bilaterians than cnidarians. Due to the variable rates of 18S rDNA sequences, these results have been suggested to be an artifact of long-branch attraction ( LBA). A recent study, using multiple protein coding markers, shows that the myxozoan Buddenbrockia, is nested within cnidarians. Polypodium was not included in this study. To further investigate the phylogenetic placement of Polypodium, we have performed phylogenetic analyses of metazoans with 18S and partial 28S rDNA sequences in a large dataset that includes Polypodium and a comprehensive sampling of cnidarian taxa. Results: Analyses of a combined dataset of 18S and partial 28S sequences, and partial 28S alone, support the placement of Polypodium within Cnidaria. Removal of the long-branched myxozoans from the 18S dataset also results in Polypodium being nested within Cnidaria. These results suggest that previous reports showing that Polypodium and Myxozoa form a sister group to Bilateria were an artifact of long-branch attraction. Conclusion: By including 28S rDNA sequences and a comprehensive sampling of cnidarian taxa, we demonstrate that previously conflicting hypotheses concerning the phylogenetic placement of Polypodium can be reconciled. Specifically, the data presented provide evidence that Polypodium is indeed a cnidarian and is either the sister taxon to Hydrozoa, or part of the hydrozoan clade, Leptothecata. The former hypothesis is consistent with the traditional view that Polypodium should be placed in its own cnidarian class, Polypodiozoa.

Histometry of the sublingual gland in male and female mice (Mus musculus) infected with the RAL strain of the Chagas parasite, Trypanosoma cruzi

Trypanosoma cruzi. The aim of this work was to analyze histologically and histometrically the sublingual gland of mice infected with the RAL strain of T cruzi, according to the sex. Swiss mice (Mus musculus) were inoculated with 2 x 10(4) blood trypomastigotes of the RAL strain of T cruzi. In the peak of the parasitemia (12th day) the mice were sacrificed, and the sublingual glands were fixed in ALFAC. HE-stained histological sections were evaluated histometrically. The parasitemia was higher in females. Histopatologically, acini of the infected animals were smaller, with scanty production of secretion, and smaller striated ducts. The nuclei of the demilunes were smaller and showed amastigote nests in the cytoplasm. Karyometrically, nuclei of the acini, demilunes and striated ducts were smaller in the infected mice. Stereologically, it was observed that relative volumes of acini and ducts were smaller and, inversely, relative volumen were greater for the conjunctive tissue in the infected males. The surface densities of acini and ducts were bigger and the diameter and thickness of the wall were smaller in this group. On the other hand, relative volume of acini was smaller and those of the ducts and conjunctive tissue were bigger in the infected females. The diameter and thickness of the wall of acini were smaller, and those of the striated ducts were bigger in this group. The RAL strain of T cruzi caused general atrophy in the sublingual gland, with numerous nests of parasites in the glandular parenchyma.