Titre de série : | Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement | Titre : | A field-based modelling framework of the ecohydrology of schistosomiasis | Type de document : | texte imprimé | Auteurs : | Francisco Javier PEREZ-SAEZ | Année de publication : | 2017 | Importance : | 203 p. | Langues : | Français (fre) | Résumé : | Le succès du contrôle de la schistosomiase, une maladie d’origine hydrique, dépend de la capacité a agir sur la complexité du cycle de vie du parasite qui dépend d’escargots aquatiques comme hôtes intermédiaires, et implique des facteurs environnementaux, écologiques et socio-économiques. Les stratégies actuelles reposent l’administration de masse de médicaments qui, cependant, ne protègent pas contre la réinfection. Il est reconnu qu’une approches multisectorielles sera nécessaire pour éliminer la maladie, mais nécessitera une attention renouvelée sur ses aspects socio-écologiques. Misant sur le lien entre l’hydrologie et la transmission de la maladie, cette thèse vise à développer une approche écohydrologique de la schistosomiase en vue d’identifier et d’exploiter les levier pour interrompre sa transmission.
La schistosomiase est une maladie affectant plus de 150 millions de personnes en Afrique subsaharienne.
Cependant, la morbidité qui en découle a été sous-évaluée dans le passé. De plus, le développement des ressources en eau exacerbe souvent la transmission, ce qui pose des défis scientifiques et éthiques dans l’arbitrage qui s’ensuit entre le développement économique et la santé publique. Cette thèse vies donc aux développement d’outils pour dépasser ce compromis en comprenant mieux les facteurs socioécologiques de la transmission.
Une combinaison de travail de terrain au Burkina Faso (Afrique de l’Ouest) et d’outils théoriques a été utilisée pour atteindre ce but. Cette thèse établit l’utilisation de modèles mathématiques spatialement explicites de la schistosomiase à l’échelle nationale, permettant d’étudier l’effet de la mobilité humaine et de l’hétérogénéité spatiale des paramètres de transmission. Des échantillonnages écologiques de l’abondance des escargots ont été faits sur trois sites le long du gradient climatique du pays, mis à profit par la modélisation écologique. Une méthodologie novatrice pour la prédiction à grande échelle de l’éphéméralité du réseau fluvial a permis d’améliorer des modèles spatiaux de répartition des espèces d’escargots, et l’analyse de la géographie de la maladie en lien avec des facteurs socio-économiques.
Enfin, des enquêtes et des ateliers participatifs ont permis d’appréhender les schémas de contact avec l’eau à l’échelle locale.
Les résultats obtenus justifient l’hypothèse selon laquelle l’hydrologie est un facteur crucial dans la transmission de la maladie. L’analyse de la stabilité du modèle spatialement explicite a permis de mieux comprendre l’impact de l’expansion de l’habitat des escargots du au développement des ressources en eau, soulignant l’interaction entre les liés à la mobilité humaine. Les modèles de l’écologie des escargots ont mis en évidence des oscillations différées de la population des escargots entre les habitats permanents et éphémères, correctement reproduits par les modèles à l’échelle nationale. Les prédictions de d'éphéméralité ont permis de mieux prédire les zones de présence des escargots, reflétant la géographie de la maladie. Enfin, une association à l’échelle nationale avec le risque de la maladie a été observée, probablement en raison de l’agrégation des contacts avec l’eau, comme le prouvent les résultats obtenus au niveau des villages. L’incorporation future de ces résultats écohydrologiques dans des modèles spatialement explicites de la schistosomiase est considérée comme prometteuse pour optimiser les stratégies de lutte et parvenir à son élimination.
Abstract : Successful control of schistosomiasis, a waterborne parasitic disease, is challenged by the intricacy of the worm’s lifecyclewhich depends on aquatic snail intermediate hosts, and involves environmental, ecologic, and socio-economic factors. Current strategies rely on deworming through mass drug administration which however do not protect against reinfection and the persistence of hotspots. It is recognized that multifaceted approaches will be necessary to reach elimination, whose development will require a renewed focus on the disease’s socio-ecological drivers. Taking cue from the hydrological underpinning of these drivers, this Thesis aims at developing an ecohydrological approach to schistosomiasis with a view to identifying and exploiting the points in which its cycle can be broken.
Schistosomiasis is a poverty-reinforcing disease affecting more than 150million people in sub-Saharan Africa, being the parasitic disease causing the largest health burden after malaria. However, the impairing morbidity it causes has been undervalued in the past, qualifying it as a neglected tropical disease.
Moreover, water resources development often exacerbates transmission, posing scientific and ethical challenges in addressing the ensuing trade-off between economic development and public health. The relevance of this Thesis’ work lies in furthering tools to offset this trade-off by unlocking the predictive appraisal of the socio-ecological drivers of transmission.
An integration of fieldwork applied in Burkina Faso (West Africa) and theoretical methods are employed to address this aim. This Thesis establishes the use of spatially-explicit mathematical models of schistosomiasis at the national-scale, allowing to study the effect of human mobility and spatial heterogeneity of transmission parameters. Weekly ecological samplings of snail abundance and continuous environmental monitoring were preformed at three sites along the country’s climatic gradient, leveraged through ecological modeling. A novel methodology for the large-scale prediction of river network ephemerality allowed for refined snail species distributions models, and the analysis of the disease’s geography in link with socio-economic covariates. Finally, surveys and participatory workshops shed light on local-scale water contact patterns.
The obtained results substantiate the stance that hydrology is a first-order control of disease transmission.
Stability analysis of the spatially-explicit model generated additional insight into the impact of the expansion of suitable snail habitat due to water resources development, highlighting the interplay between local and country-wide effects driven by human mobility. Models of snail ecology highlighted key hydrological drivers, along with disputed density feedbacks. Uncovered phase shifts between permanent and ephemeral habitats were adequately reproduced at the national scale through model regionalization.
Characterization and predictions of hydrological ephemerality improved the estimation of the snails’ ecological range, mirroring the disease’s geography. Finally a national-scale association between ephemerality and disease risk was observed, possibly due to human-water contacts aggregation, as supported by preliminary results at village-level. The future incorporation of these eco-hydrological findings into spatially-explicitmodels of schistosomiasis is considered promising for optimizing control strategies and attaining its elimination. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. A field-based modelling framework of the ecohydrology of schistosomiasis [texte imprimé] / Francisco Javier PEREZ-SAEZ . - 2017 . - 203 p. Langues : Français ( fre) Résumé : | Le succès du contrôle de la schistosomiase, une maladie d’origine hydrique, dépend de la capacité a agir sur la complexité du cycle de vie du parasite qui dépend d’escargots aquatiques comme hôtes intermédiaires, et implique des facteurs environnementaux, écologiques et socio-économiques. Les stratégies actuelles reposent l’administration de masse de médicaments qui, cependant, ne protègent pas contre la réinfection. Il est reconnu qu’une approches multisectorielles sera nécessaire pour éliminer la maladie, mais nécessitera une attention renouvelée sur ses aspects socio-écologiques. Misant sur le lien entre l’hydrologie et la transmission de la maladie, cette thèse vise à développer une approche écohydrologique de la schistosomiase en vue d’identifier et d’exploiter les levier pour interrompre sa transmission.
La schistosomiase est une maladie affectant plus de 150 millions de personnes en Afrique subsaharienne.
Cependant, la morbidité qui en découle a été sous-évaluée dans le passé. De plus, le développement des ressources en eau exacerbe souvent la transmission, ce qui pose des défis scientifiques et éthiques dans l’arbitrage qui s’ensuit entre le développement économique et la santé publique. Cette thèse vies donc aux développement d’outils pour dépasser ce compromis en comprenant mieux les facteurs socioécologiques de la transmission.
Une combinaison de travail de terrain au Burkina Faso (Afrique de l’Ouest) et d’outils théoriques a été utilisée pour atteindre ce but. Cette thèse établit l’utilisation de modèles mathématiques spatialement explicites de la schistosomiase à l’échelle nationale, permettant d’étudier l’effet de la mobilité humaine et de l’hétérogénéité spatiale des paramètres de transmission. Des échantillonnages écologiques de l’abondance des escargots ont été faits sur trois sites le long du gradient climatique du pays, mis à profit par la modélisation écologique. Une méthodologie novatrice pour la prédiction à grande échelle de l’éphéméralité du réseau fluvial a permis d’améliorer des modèles spatiaux de répartition des espèces d’escargots, et l’analyse de la géographie de la maladie en lien avec des facteurs socio-économiques.
Enfin, des enquêtes et des ateliers participatifs ont permis d’appréhender les schémas de contact avec l’eau à l’échelle locale.
Les résultats obtenus justifient l’hypothèse selon laquelle l’hydrologie est un facteur crucial dans la transmission de la maladie. L’analyse de la stabilité du modèle spatialement explicite a permis de mieux comprendre l’impact de l’expansion de l’habitat des escargots du au développement des ressources en eau, soulignant l’interaction entre les liés à la mobilité humaine. Les modèles de l’écologie des escargots ont mis en évidence des oscillations différées de la population des escargots entre les habitats permanents et éphémères, correctement reproduits par les modèles à l’échelle nationale. Les prédictions de d'éphéméralité ont permis de mieux prédire les zones de présence des escargots, reflétant la géographie de la maladie. Enfin, une association à l’échelle nationale avec le risque de la maladie a été observée, probablement en raison de l’agrégation des contacts avec l’eau, comme le prouvent les résultats obtenus au niveau des villages. L’incorporation future de ces résultats écohydrologiques dans des modèles spatialement explicites de la schistosomiase est considérée comme prometteuse pour optimiser les stratégies de lutte et parvenir à son élimination.
Abstract : Successful control of schistosomiasis, a waterborne parasitic disease, is challenged by the intricacy of the worm’s lifecyclewhich depends on aquatic snail intermediate hosts, and involves environmental, ecologic, and socio-economic factors. Current strategies rely on deworming through mass drug administration which however do not protect against reinfection and the persistence of hotspots. It is recognized that multifaceted approaches will be necessary to reach elimination, whose development will require a renewed focus on the disease’s socio-ecological drivers. Taking cue from the hydrological underpinning of these drivers, this Thesis aims at developing an ecohydrological approach to schistosomiasis with a view to identifying and exploiting the points in which its cycle can be broken.
Schistosomiasis is a poverty-reinforcing disease affecting more than 150million people in sub-Saharan Africa, being the parasitic disease causing the largest health burden after malaria. However, the impairing morbidity it causes has been undervalued in the past, qualifying it as a neglected tropical disease.
Moreover, water resources development often exacerbates transmission, posing scientific and ethical challenges in addressing the ensuing trade-off between economic development and public health. The relevance of this Thesis’ work lies in furthering tools to offset this trade-off by unlocking the predictive appraisal of the socio-ecological drivers of transmission.
An integration of fieldwork applied in Burkina Faso (West Africa) and theoretical methods are employed to address this aim. This Thesis establishes the use of spatially-explicit mathematical models of schistosomiasis at the national-scale, allowing to study the effect of human mobility and spatial heterogeneity of transmission parameters. Weekly ecological samplings of snail abundance and continuous environmental monitoring were preformed at three sites along the country’s climatic gradient, leveraged through ecological modeling. A novel methodology for the large-scale prediction of river network ephemerality allowed for refined snail species distributions models, and the analysis of the disease’s geography in link with socio-economic covariates. Finally, surveys and participatory workshops shed light on local-scale water contact patterns.
The obtained results substantiate the stance that hydrology is a first-order control of disease transmission.
Stability analysis of the spatially-explicit model generated additional insight into the impact of the expansion of suitable snail habitat due to water resources development, highlighting the interplay between local and country-wide effects driven by human mobility. Models of snail ecology highlighted key hydrological drivers, along with disputed density feedbacks. Uncovered phase shifts between permanent and ephemeral habitats were adequately reproduced at the national scale through model regionalization.
Characterization and predictions of hydrological ephemerality improved the estimation of the snails’ ecological range, mirroring the disease’s geography. Finally a national-scale association between ephemerality and disease risk was observed, possibly due to human-water contacts aggregation, as supported by preliminary results at village-level. The future incorporation of these eco-hydrological findings into spatially-explicitmodels of schistosomiasis is considered promising for optimizing control strategies and attaining its elimination. |
|