Bio-écologie des anophèles de part et d'autre de la falaise des Mbô et leur implication dans la transmission du paludisme d'altitude

UNIVERSITE DE YAOUNDE I FACULTE DES SCIENCES

The University of Yaoundé I Faculty of Sciences

Département de Biologie et Physiologie Animales

Department of Animal Biology and Physiology

Bio-écologie des anophèles de part et d'autre de la falaise des Mbô et leur implication dans la transmission du paludisme d'altitude

MEMOIRE

Présenté et soutenu en vue de l'obtention du

Diplôme d'Etudes Approfondies (DEA) deBIOLOGIE ANIMALE

Option : Parasitologie

Par :

TENE FOSSOG Billy

Maître es Sciences

Sous la direction de :

Dr. Timoléon TCHUINKAM Chargé de Cours Université de Dschang

Dr. Frédéric SIMARD Chargé de recherche IRD, Montpellier

Pr. Thomas NJINE Professeur Université de Yaoundé I

Année académique 2006-2007

DEDICACE

Je dédie ce travail à :

· Mesparents, Mr et Mme FOSSOG,

· Messoeursetmonfrère :Viviane,LauretteetVerlaine ;

Pour toute l'affection et les sacrifices consentis à mon égard, que ce travail en soit le couronnement.

REMERCIEMENTS 

Ce travail a été réalisé à l'OCEAC (Organisation de Coordination pour la lutte contre les Endémies en Afrique Centrale), dans le Laboratoire de Recherche sur le Paludisme de l'IRD (Institut de Recherche pour le Développement) avec le soutien financier du programme JEA (Jeunes équipes associées) du Département Soutien et Formation (DSF) de l'IRD. J'exprime ici ma profonde gratitude à l'endroit de ces deux organisations (IRD et OCEAC) qui offrent un grand appui académique et logistique aux jeunes étudiants Africains.

Au moment où ce travail s'achève, il m'est agréable d'adresser ma profonde gratitude à tous ceux qui ont contribué à sa réalisation, tout particulièrement :

· Monsieur le Secrétaire Général de l'OCEAC, le Dr Jean-Jacques MOKA, Son Directeur de Cabinet Mr Fulgence LIKASSI-BOKAMBA et autres collaborateurs, pour m'avoir accordé un stage académique dans cette institution ;

· Pr Thomas NJINE pour avoir accepté de diriger ce travail,qu'il reçoive ici toute ma reconnaissance ;

· Dr Fréderic SIMARD qui m'a accepté au sein du laboratoire de l'OCEAC et a toujours fait preuve d'une grande humilité envers tous les jeunes stagiaires ;

· Dr Timoléon TCHUINKAM qui m'a accueilli au sein de sa jeune équipe de recherche JEA-IRD, dénommée "Paludisme d'altitude",et a été l'instigateur de ce travail. Son attention et ses conseils, malgré ses nombreuses occupations, ont été très utiles ;

· Les enseignants du Département de Biologie et Physiologie Animales de l'Université de Yaoundé I, en particulier ceux de l'option Parasitologie dont je suis un humble produit.

· Dr Isabelle MORLAIS dont les suggestions et conseils précis m'ont permis de surmonter de bien grandes difficultés, soyez assurée de toute ma reconnaissance ;

· Dr Clément KERAHet Parfait AWONO pour leurs disponibilité et suggestions importantes pour la réalisation de ce document ;

· Dr Josiane ETANG et Christophe ANTONIO-NKONJIOpour leurs conseils et encouragements ;

· Les techniciens du laboratoire de paludisme MM. Roger BEYENE, Rose NYAMBAN et Sylvie KEMLEU pour m'avoir initié aux différentes techniques entomologiques et de biologie moléculaire ;

· Mes ainés du laboratoire : Mouhamadou CHOUAIBOU, Elyzée NCHOUTPOUEN, Collince KAMDEM, Philippe NWANE, Cyrille NDO et Jacqueline DOMFANG pour leur assistance technique et leurs suggestions ;

· Mes camarades Basile KAMGANG, Sandrine NSANGO, Wilson TOUSSILE pour leur collaboration ;

· Les étudiants de la JEA-IRD de Dschang : Espérance LELE, Aimé TATENG et Bénédicte MAKE pour leurs appui et disponibilité lors des missions de terrain ;

· La dynamique équipe des "captureurs" volontaires de Dschang et Santchou ainsi que ceux qui ont accepté que les captures se fassent dans leur domicile ;

· Mes camarades de promotion NAGA NDONGO, Gui LEKEFACK, Ida MBARGA, Emmanuel ELANGA et tous les autres que je n'oublie pas, pour leur collaboration ;

· Mes amis Alex KWAYA, Arnold BITJA, Charles FOKOUE, Didier NJAMEN, Dimitri BOGNING,Gislain MBA, Lamine MOUNDI, Patrick YWONGet YOMBO AKADApour leurs encouragements ;

· Tous ceux dont les noms ne sont pas cités ici, et qui de près ou de loin on participés à la réalisation de ce travail.

Je ne saurai terminer sans remercier le Seigneur Dieu qui m'a fourni toute l'énergie et l'intelligence nécessaires à l'accomplissement de tout ceci.

RESUME

Les hautes terres africaines sont reconnues comme zones à risque d'épidémies palustres, ce qui est surprenant car le climat froid des zones d'altitude rallonge le cycle extrinsèque des parasites et limite le développement des vecteurs. En vue d'examiner le cas des Hauts plateaux Bamiléké dans l'ouest Cameroun, nous nous sommes proposés d'étudier les variations des populations anophéliennes présentes de part et d'autre de la falaise des Mbô et les changements du niveau de transmission du paludisme le long de ce transect altitudinal.

La collecte des spécimens a été réalisée dans deux localités : Santchou dans la plaine inondable des Mbô à 750m d'altitude et Dschangsur le plateau à 1400m d'altitude, les deuxséparées par une falaise forestière. Elle a été réaliséeà chacune des 4 saisons de l'annéepar pulvérisation intra domiciliaire de pyrèthre et capture nocturne sur volontaires, pendant 2 ans.

A Dschang, 9 espèces anophéliennesont été récoltées : An. gambiaes.s.,An. funestus, An. paludis,An. hancocki, An. nili, An. coustani, An. wellcomei, An. ziemannietAn. moucheti. A Santchou, 10 espèces ont été récoltées dont 8 des espèces précédentes (à l'exception de An. moucheti)auxquelles s'ajoutentAn. namibiensis et An. pharoensis.

L'espèceAn. gambiaes.s. (exclusivement de forme moléculaire S)a été le vecteur principal toute l'année, avec une fréquence de 84,46% à Santchou et 90,30% à Dschang et des indices sporozoïtiques (Is) de 1,80 et 2,35 respectivement, déterminés par le test ELISA-CSP. Elle était secondée parAn. funestus dont les fréquences sont respectivement de4,73% et 7,83% et l'Is de 1,02 et 4,20. Cette dernière a joué un rôle assez important dans la transmission en saison sèche à Dschang avec un Is supérieur à celui de An. gambiae (4,20 et 2,35 respectivement) lorsque l'agressivité de An. gambiae était minimale.Les autres espèces dont les fréquences étaient inférieures à 6,5%n'étaient pas porteuses du parasite.

L'agressivité moyenne a été plus élevée dans la plaine (9,34 p/h/n) que sur le plateau (5,29 p/h/n), mais le taux d'inoculation entomologique n'a pas présenté une aussi grande différence ;respectivement 51,84 pi/h/anavec une transmission saisonnière et 47,68 pi/h/an avec une transmission pérenne. La baisse de température en altitude a rallongé la durée du cycle gonotrophique d'un jour pour les 2 vecteurs, ce qui a doubléla durée de l'espérance de vie infectante par rapport à la plaine. Malgré cela, ces deux vecteurs réussissent à maintenir le niveau de stabilitédu paludisme à 3,43 à Santchou c'est-à-dire au dessus du seuil de stabilité qui est de 2,5 ; et à 2,04 à Dschang donc une stabilité intermédiaire.

Mots clés :Altitude, Cameroun,Paludisme, Transmission, An. gambiae,An. funestus

ABSTRACT

There is a consensus that malaria is a growing problem in African highlands. This is surprising because the cold climate of high altitude areas lengthens the extrinsic cycle of the parasites and limits the development of vectors. In this report, we examined the case of the Beamlike highlands in the Western Cameroon.In this case, we proposed to study the variations of the anopheline populations present on both sides of the Mbô cliff and the changes in the level of malaria transmission along this altitudinal transect.

Routine entomological collections were carried out in two localities: Santchou in the easily flooded plain of Mbô at 750m above sea level and Dschang in highlands (1400m altitude), both separated by a forest cliff. They were madeonce at each season by indoor spray catches and human landing catches, during two years.

Nineanopheline species were collectedin Dschang: An. gambiae s.s., An. funestus, An. paludis, An. hancocki, An. nili, An. coustani, An.wellcomei,An. ziemanni and An. moucheti. In Santchou, 10 species were listed including 8 of the preceding species (except An. moucheti) to which were added An. namibiensis and An. pharoensis.

Anophelesgambiae s.s.(exclusively of S molecular form) was the principal vector throughoutthe year, with a frequency of 84.46% in Santchou and 90.30% in Dschang and sporozoïterates of 1.80 and 2.35 respectively, determined by CSP-ELISA test. He was assisted byAn. funestus whose frequencies were respectively 4.73% and 7.83% and sporozoïterate of 1.02 and 4.20. The latter played a rather significant role in the transmission in dry season in Dschang with a sporozoïterate higher than that of An. gambiae (4.20 and 2.35 respectively) when the aggressiveness of An. gambiae was minimal. The other species whose frequencies were lower than 6.5% were not carrying the parasite.

Average aggressiveness was higher in the plain (9.34 bite/men/night) than on the plateau (5.29 b/m/n), but the entomological inoculation rate did notpresentsuch a great difference; respectively 51.84 infectiousbite/men/yearwith a seasonal transmission and 47.68 ib/m/ywith a perennial transmission. The fall of temperature in altitude lengthened the gonotrophic duration of the cycle of the 2 vectorsfor a day, which doubled the duration of the infecting life expectancy compared to the plain. In spite of that, these two vectors succeed in maintaining the level of malaria stability at3.43 in Santchou i.e. above the threshold of stability which is 2.5; and to 2.04 in Dschang thus an intermediate level of stability.

Key words: Highlands, Cameroon, Malaria, Transmission, An. gambiae, An. funestus

SOMMAIRE

Dédicace i

Remerciements ii

Résume iv

Abstract v

Sommaire vi

Liste des figures ix

Liste des tableaux x

Liste des abréviations xi

INTRODUCTION 1

Chapitre 1 : GENERALITES. 4

1.1. LE PALUDISME 5

1.1.1. Historique du paludisme 5

1.1.2. La transmission du paludisme 5

1.1.3. La maladie 6

1.2. LES AGENTS PATHOGENES 6

1.2.1. Position systématique des Plasmodiums 6

1.2.2. Les Plasmodiums humains 7

1.2.3. Cycle évolutif de Plasmodium falciparum 8

1.2.3.1. Chez l'hôte vertébré (homme) 8

1.2.3.2. Chez l'hôte invertébré (moustique vecteur) 9

1.3. LES VECTEURS 11

1.3.1. Position systématique des anophèles 11

1.3.2. Généralités 11

1.3.3. Cycle de vie des Anophèles 13

1.3.3.1. Les oeufs 13

1.3.3.3. Les larves 13

1.3.3.3. Les nymphes 13

1.3.3.4. Les adultes 14

1.3.4. Les principaux vecteurs du paludisme au Cameroun 14

1.3.4.1. Le complexe Anopheles gambiae 16

1.3.4.2. Le groupe Anopheles funestus 17

1.3.4.3. Le groupe Anophelesmoucheti 17

1.3.4.4. Le groupe Anopheles nili 17

1.4. TECHNIQUES D'ECHANTILLONNAGE DES CULICIDES 18

1.4.1. Collecte des stades pré-imaginaux 18

1.4.2. Récolte des moustiques endophiles (faune résiduelle) 18

1.4.2.1. Récolte à l'aspirateur de moustiques endophiles 18

1.4.2.2. Capture au pyrèthre de moustiques endophiles 18

1.4.3. Capture des moustiques exophiles 18

1.4.4. Capture sur volontaires humains et sur appâts animaux 19

1.5. MESURE DES INDICES ENTOMOLOGIQUES ET EPIDEMIOLOGIQUES 19

1.6. LE CONTRÔLE DU PALUDISME 22

1.6.1. La lutte antivectorielle 22

1.6.1.1. Lutte contre les stades larvaires 22

1.6.1.2. Lutte contre les adultes 22

1.6.2. La prise en charge des malades 23

1.7. HYPOTHESES ET OBJECTIFS DE L'ETUDE 24

Chapitre 2 : MATERIEL  ET  METHODES. 25

2.1. SITES D'ETUDE 26

2.1.1. Dschang 26

2.1.2. Santchou 28

2.2. COLLECTE DES MOUSTIQUES 30

2.2.1. La capture sur volontaires 30

2.2.2. La capture par pulvérisation intra-domiciliaire d'insecticide 30

2.3. IDENTIFICATION DES MOUSTIQUES 30

2.3.1. Identification morphologique 31

2.3.3. Identification moléculaire 31

2.3.3.1. Identification des membres du complexe An gambiae 31

2.3.3.2. Détermination des formes moléculaires de An. gambiae s.s. 33

2.4. DETERMINATION DE L'INFESTATION DES ANOPHELES 34

2.5. ANALYSE DES DONNEES 35

Chapitre 3 : RÉSULTATS  ET  DISCUSSION 36

3.1. LA FAUNE ANOPHELIENNE 37

3.1.1. Composition spécifique de la faune anophélienne 37

3.1.2. Productivité des différentes techniques de capture 37

3.1.3. Variations saisonnières des populations anophéliennes 39

3.2. STRUCTURE DU COMPLEXE ANOPHELES GAMBIAE 39

3.2.1. Composition du complexe Anopheles gambiae 39

3.2.2. Formes moléculaires de Anopheles gambiae s.s. 39

3.3. VARIATIONS DE LA COMPOSITION SPECIFIQUE ET DES INDICES ENTOMOLOGIQUES AVEC L'ALTITUDE 39

3.3.1. Variation de la composition spécifique de la faune anophélienne 39

3.3.2. Le cycle d'agressivité 41

3.3.3. Comparaison des indices sporozoïtiques 43

3.3.4. Effet de l'altitude sur l'agressivité, le taux d'inoculation entomologique et l'indice de stabilité 43

3.4. DISCUSSION 46

3.4.1. Composition de la faune anophélienne 46

3.4.2. Comparaison des populations de vecteurs à différents niveaux altitudinaux 46

3.4.3. Composition du complexe An. gambiae 48

3.4.4. Les niveaux de transmission du paludisme. 49

CONCLUSION ET PERSPECTIVES 51

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 53

ANNEXES 61

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Cycle de développement du Plasmodium chez l'Homme et l'Anophèle vecteur 2

Figure 2 : Comparaison des principaux genres de Culicidés. 12

Figure 3 : Cycle biologique des Anophèles 15

Figures 4 (a et b) : Anophèle femelle à jeun (a) et Anophèle femelle gorgée (b) 15

Figure 5 : Répartition des cases de captures à Dschang 27

Figure 6 : Carte de la région de la plaine des Mbô 29

Figure 7 : Programmation du thermocycleur pour la PCR complexe An. gambiae 32

Figure 8 : Schéma du principe de la technique "ELISA sandwich" 34

Figure 9 : Densités des anophèles en fonction du mode de récolte des échantillons à Dschang et Santchou d'août 2004 à novembre 2006 37

Figure 10 : Profil de migration des différents membres du complexe An. gambiae 40

Figure 11 : Profil de migration sur gel d'agarose des spécimens de forme moléculaire M et S de An. gambiae s.s. 40

Figure 12 : Cycles d'agressivité des principaux vecteurs du paludisme à Santchou et Dschang d'août 2004 à novembre 2006. 42

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Localisation des sites de capture en fonction de l'urbanisation à Dschang 2

Tableau 2 : Localisation des sites de capture en fonction de l'urbanisation dans la plaine 28

Tableau 3 : Composition spécifique de la faune anophélienne de Dschang et Santchou d'août 2004 à novembre 2006 38

Tableau 4 : Variations saisonnières de la faune anophélienne à Dschang et Santchou d'août 2004 à novembre 2006 38

Tableau 5 : Variation nocturnes des densités et fréquences des principaux vecteurs du paludisme avec l'altitude à Santchou et Dschang d'août 2004 à novembre 2006. 42

Tableau 6 : Comparaison des indices sporozoïtiques (Is) de P. falciparum détectés par le test ELISA-CSP chez les anophèles respectivement à Santchou et Dschang d'août 2004 à novembre 2006 44

Tableau 7 : Influence de l'altitude sur le taux d'inoculation entomologique et l'indice de stabilité à Santchou et Dschang d'août 2004 à novembre 2006 45

LISTE DES ABREVIATIONS

ul : microlitre

ACm : anticorps monoclonal

ACT : Artemisinin-based Combination Therapy

ADN : Acide désoxyribonucléique.

Ae. : Aedes

An. : Anopheles

ARN : Acide ribonucléique.

CNV : Capture nocturne sur volontaires

CPI : Capture par pulvérisation intradomiciliaire d'insecticide

CSP : Circumsporozoïtique

dNTP : dinucléotide triphosphate

ed : Eau distillée

EDTA : Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid

ELISA : Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay

MINSANTE : Ministère de la Santé du Cameroun

MSP : Ministère de la Santé Publique du Cameroun

OCEAC : Organisation de Coordination pour la lutte contre les Endémies en Afrique

Centrale

OMS : Organisation Mondiale de la Santé

P. Plasmodium

p/h/n : Piqûres par homme et par nuit

pi/h/an : Piqûres infectantes par homme par an

PCR : Polymerase Chain Reaction

pH : Potentield'hydrogène

RADP : Random amplified polymorphic DNA

RFLP : Restriction Fragment Length Polymorphism

s.l. : sensu lato

s.s. : sensu stricto

STR : Short tandem repeat

TBE : Tris-borate-EDTA

TEMED : N, N, N', N' tetra methyl ethylene diamine

Tp : Taux de parturité

Tris-HCl : Tris-hydrochloryde

UNICEF : United Nations Children's Fund

INTRODUCTION

En Afrique tropicale, lepaludisme est l'une des endémies parasitaires les plus répandues etla plus grandes causes de morbidité et de mortalité, surtout chez les nouveau-nés et les enfants de moins de 5ansqui, avec les femmes enceintes, représentent les groupes les plus atteints. En 2003, le paludisme a menacé environ 2,5 milliards de personnes dans le monde et a causé le décès de 1 à 2,5 millionsd'entre eux (OMS/UNICEF, 2003). Plus de 80 des décès par paludisme se produisent en Afrique subsaharienne où l'on estime que 60 de la population est exposée au risque palustre et près de deux millions de personnes en meurent par an (OMS, 2005).

Son impact au Cameroun est considérable :

- 2 millions de cas ;

- 45% de consultations médicales ;

- 35 à 40% de décès dans les formations sanitaires ;

- 50% de morbidité et 40% de décès chez les enfants de moins de 5 ans ;

- 40% de dépenses annuelles des ménagespour la santé (Samé Ekobo, 2005; MSP, 2001).Cette affection est une érythrocytopathie due à la multiplication et au développement d'un hématozoaire du genre Plasmodium Garnham, 1966dont 4 espèces infectent l'homme (Carter, 1998). Ce protozoaire sanguicole esttransmis à l'homme par piqûresinfectantes de femelles des moustiques du genre Anopheles Meigen, 1918dont ondénombre près de 3500 espèces reparties à travers le monde (Eldrige, 2005). Ces Culicidés constituent l'un des groupes de vecteurs les plus importants en santé publique :ils sont impliqués dans la transmission de plusieurs autres infections telles que la fièvre jaune, la dengue, les filarioses lymphatiques... (Rodhain, 1999).

La mise au point d'un vaccin efficace contre le paludisme a été envisagée depuis de nombreuses années, mais les recherches ont été rapidement entravées du fait de la grande variabilité génétique de P. falciparumWelch, 1897et de son fort polymorphisme (Farooq et Mahajan, 2004; Smith et Milligan, 2005). Par conséquent, la lutte contre cette parasitose repose essentiellement sur deux méthodes : l'une, préventive, par la mise en place des opérations de lutte antivectorielle et de protection contre les vecteurs, et l'autre curative, par la prise en charge des cas, ce qui suppose le diagnostic précoce et l'administration d'antipaludéensefficaces. Les différentes méthodes de lutte développées jusqu'ici contre la maladie se heurtent aux phénomènes de résistance de plus en plus fréquents, d'une part chez les plasmodiums vis-à-vis des antipaludéens et d'autre part chez les anophèles vis-à-vis des insecticides.

De ce point de vue, la connaissance des vecteurs et surtout de leurs structures génétiques est très importante pour la lutte antivectorielle qui représente un volet primordial dans le combat contre le paludisme. Il est donc important de connaître avec précision la biodiversité et la dynamique des populations de vecteurs afin d'optimiser les stratégies de lutte, en particulier dans les régions présentant des risques élevés d'épidémie. Ces régions potentiellement épidémiques se caractérisent parle niveau de stabilité/instabilité de la maladie, notions introduites par Mac Donald (1957). On définit ainsi :

- des zones de paludisme stable où la transmission est pérenne ou à fluctuation saisonnière mais dont les modalités sont stables au fil des annéeset le risque d'épidémie faible car le degré de prémunition de la population est élevé ;

- des zones de paludisme instable avec une modalité de la transmission variante dans le temps, par conséquent la population acquiert peu ou pas d'immunité et peut être sujette à des poussées épidémiques (Mouchet et al., 2004).

Parmi les zones présentant des risques d'épidémie palustre, on peut citer les régions de haute altitudequi à cause de la topographie composée de collineset de plateaux, présentent un environnement peu propice au développement des vecteurs et des parasites (Minakawa et al., 2002). Depuis les années 1920, des épidémies palustres ont été périodiquement déclarées en hautes altitudes en Afrique de l'est (Garnham 1945, Fontaine et al., 1978). En 1991, les premières résurgencesde paludisme ont été observées dans les plateaux centraux du Burundi, auparavant indemnes et, en octobre 2000, une grande épidémie y a été observée avec 3 millions de cas, dont 10 à 15% de morts (Aubry, 2007).Dans les hautes terres de l'est du Kenya, les résurgences du paludisme ont augmenté de fréquence et d'intensité au cours des 15 dernières années, contrairement aux années 1980 (Githeko and Ndegwa 2001, Zhou et al., 2004). Au Cameroun, aucune épidémie palustre n'a encore été déclarée. Cependant, Lindsay et Martens (1998) ont déclaré que les hautes terres africaines doivent être reconnues comme des régions sensibles si l'on considère l'effet possible du réchauffement climatique sur la transmission palustre (Ndenga et al., 2006). C'est dans cette optique que nous nous sommes proposé d'étudier la situation du paludisme d'altitude dans les hautes terres Ouest Camerounaises.

Notre travail consistera à :

· caractériser spécifiquement et comparer en fonction de l'altitude les populations de vecteurs du paludismede part et d'autre de la falaise des Mbô,

· étudierleniveaude transmissiondu paludisme dans cette zone de l'Ouest Cameroun et en déduire l'impact de la variation d'altitude.

Chapitre 1