Parasites are organisms that evolved adaptations to exploit other organism (host) resources to complété their life cycle and hosts are thus the most important factor of a parasite's environment. For endo- parasites, living inside their host, the environment is akin to the host's physiology, part of which including oxidative processes. In ail living organisms, pro-oxidants are naturally generated compounds, prone to react with and damage biomolecules around. Due to these properties, pro- oxidants are involved in several physiological processes and pathways, notably, they are universally used by hosts as a defence mechanism against parasites. However, pro-oxidants are unspecific and may also harm the host if they are not balanced by antioxidant defences. An imbalance in favour of pro-oxidants, called oxidative stress, may lead to oxidative damage to lipids, proteins and DNA, as well as to cellular dysfunctions and immunopathologies. It is therefore possible that inter-individual variation in oxidative processes may explain variation in the susceptibility to parasites.
The aim of this thesis was to further investigate the rôle of oxidative processes in host-parasite interactions, using avian malaria as a study system and both invertebrate (mosquito) and vertebrate (bird) hosts involved in the complex life cycle of Plasmodium parasites. Studies were conducted to investigate i) oxidative status différences between uninfected and naturally infected individuals in wild populations of great tits {Parus major), ii) the effect of the oxidative status of the canary host (Serinus canaria) on the subséquent infection dynamic and transmission of Plasmodium relictum, and the change of oxidative status during the course of infection as well as iii) the effect of malaria infection on the ability to mount an immune response to another pathogen in the canary and in the great tit, and iv) the rôle of immune and antioxidant defences in mediating the cost of exposure to Plasmodium relictum in the mosquito vector Culex pipiens. The main results showed i) a higher pro-oxidant production in Plasmodium infected individuals than in uninfected ones, ii) the rôle of dietary antioxidants in the infection dynamic and the transmission of Plasmodium as well as iii) a cost of malaria infection in terms of maintenance of active immune functions in birds, and iv) the involvement of immune and antioxidant defences in mediating the resource allocation trade-off between self- maintenance and reproduction in mosquitoes.
Overall, this work pointed out the involvement of pro-oxidants and antioxidant defences and so the importance of a certain oxidative balance, when encountering Plasmodium parasites for both invertebrate and vertebrate hosts. It also highlighted that inter-individual variation in oxidative processes and antioxidant defences may lead to différent infection outcome, stressing the importance of environmental factors affecting individual oxidative status in epidemiology.
--
Les parasites sont des organismes qui ont acquis des adaptations leur permettant d'exploiter les ressources d'autres organismes (hôtes) pour compléter leur cycle de vie. Les hôtes constituent donc le facteur environnemental le plus important d'un parasite. Pour les endo-parasites, vivant à l'intérieur de leur hôte, l'environnement est intimement lié à la physiologie de l'hôte, comprenant les processus oxydatifs. Les pro-oxydants sont des composés produits naturellement par tous les êtres vivants. Ils sont prônent à réagir avec les biomolécules alentours et à les endommager. De par ces propriétés, les pro-oxydants sont impliqués dans plusieurs voies et processus physiologiques, notamment, ils sont universellement utilisés par les hôtes comme mécanisme de défense contre les parasites. Cependant, les pro-oxydants ne sont pas spécifiques et peuvent nuire à l'hôte s'ils ne sont pas contrebalancés par les défenses antioxydantes. Un déséquilibre en faveur des pro-oxydants, appelé stress oxydatif, peut entraîner des dommages oxydatifs aux lipides, aux protéines et à l'ADN, ainsi qu'à des dysfonctionnements cellulaires et des immuno-pathologies. Par conséquent, les variations interindividuelles de processus oxydatifs pourraient expliquer les variations de susceptibilité aux parasites.
Le but de ce travail était d'étudier le rôle des processus oxydatifs dans les interactions hôte- parasite, en utilisant la malaria aviaire comme modèle d'étude et chacun des hôtes invertébré (moustique) et vertébré (oiseau) impliqués dans le cycle de vie complexe du parasite Plasmodium. Les études menées ont eu pour but d'investiguer i) les différences de statut oxydatif entre des individus non-infectés et des individus naturellement infectés au sein de populations sauvages de mésanges charbonnières (Parus major), ii) l'effet du statut oxydatif de l'hôte canari (Serinus canaria) sur la dynamique d'infection et la transmission du parasite Plasmodium relictum, et le changement de statut oxydatif au cours de l'infection, ainsi que iii) l'effet de l'infection par la malaria sur la capacité à monter une réponse immunitaire contre un nouveau pathogène chez le canari et la mésange charbonnière, et iv) le rôle des défenses immunitaires et antioxydantes dans la médiation du coût de l'exposition à Plasmodium relictum chez le moustique vecteur Culex pipiens. Les principaux résultats ont montré chez les oiseaux i) une production supérieure de pro-oxydants chez les individus naturellement infectés comparés aux non-infectés, ii) le rôle des antioxydants alimentaires dans la dynamique d'infection et la transmission de Plasmodium, ainsi iii) qu'un coût d'une infection par la malaria en termes de nécessité de maintenir actives les fonctions immunitaires, et chez les moustiques iv) l'implication des défenses immunitaires et antioxydantes dans la médiation du compromis d'allocation des ressources entre maintenance et reproduction.
Ce travail a souligné l'implication des pro-oxydants ainsi que des défenses anti-oxydantes et donc l'importance d'une certaine balance oxydative lors d'une interaction avec Plasmodium chez chacun des hôtes invertébré et vertébré. Il a aussi mis en lumière que les variations interindividuelles de processus oxydatifs et de défenses antioxydantes pouvaient mener à différentes issues d'infection, soulignant l'importance des facteurs environnementaux affectant le statut oxydatif des individus en épidémiologie.
--
Les individus diffèrent en termes de susceptibilité aux maladies parasitaires. Un facteur potentiellement déterminant ces différences est la physiologie, comprenant les processus oxydatifs. Tout être vivant produit naturellement des pro-oxydants: des molécules hautement réactives capables de réagir avec d'autres molécules et de les endommager. De ce fait les pro¬oxydants sont utilisés comme moyen de défense contre les parasites. Cependant, les pro¬oxydants sont néfastes s'ils sont en excès et s'ils ne sont pas neutralisés par les défenses antioxydantes. Lorsque ceci se produit, on parle de stress oxydatif qui peut entrainer d'importants dysfonctionnements cellulaires et des pathologies directement liées au fonctionnement immunitaire. Il est donc important de comprendre le rôle des processus oxydatifs dans les interactions hôte-parasite, leur implication dans les défenses contre les parasites ainsi que leurs effets indésirables. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail de thèse réalisé sur la malaria aviaire. La malaria est une maladie infectieuse causée par un parasite 'du genre Plasmodium qui utilise deux hôtes pour compléter son cycle de vie: un diptère, communément appelé le vecteur, et un vertébré. Au cours de cette thèse, les liens entre les processus oxydatifs et l'infection par la malaria ont été investigués chez des populations naturelles de mésanges charbonnières, Parus major, chez des canaris, Serinus canaria, en laboratoire ainsi que chez des moustiques vecteurs, Culex pipiens. Les principaux résultats ont montré l'implication des pro-oxydants ainsi que des défenses antioxydantes lors d'une infection par Plasmodium chez chacun des hôtes oiseau et moustique et ont aussi souligné que les processus oxydatifs et les défenses antioxydantes d'un hôte pouvaient influencer l'issue d'une infection.