Mathematical modeling of multiscale dynamics for epidemics spread : Applications to infectious diseases
Modélisation mathématique de la dynamique multi-échelle pour la propagation des épidémies. : Applications aux maladies infectieuses
Résumé
The aim is to study the spread of infectious diseases using different approaches. An epidemiological approach and an immunological approach which focuses on a single scale, the population scale and the individual scale, and an immuno-epidemiological approach which considers a multi-scale process.Epidemiological approachIn a first part, we use a multi-strain inter-host model to study the impact of three different variants of SARS-CoV-2 on the spread of COVID-19 across France between January and May 2021. The cases of symptomatic and asymptotic infections are taken into account.Immunological approachIn a second part we study the role of memory B and T CD8^+ cells and antibodies in the immune response against acute reinfection by the influenza A virus and SARS-CoV-2 using a intra-host mathematical model. We highlight which components of memory have the greatest impact on the immune response and the effectiveness of the immune response depending on the timing of reinfection.Immuno-epidemiological approachIn the last part, we couple the intra-host and inter-host models from the first and second parts to create an immuno-epidemiological model adapted to the study of the spread of infectious diseases. Indeed, the spread of an epidemic is in reality a multi-scale process which requires the coupling of epidemiological and immunological approaches which take place over several temporal scales. On the scale of the hour or day from the point of view of the spread of infection within a host, on the scale of the day, week or month from the point of view of spread between individuals.
L'objectif est d'étudier la propagation des maladies infectieuses en utilisant différentes approches. Une approche épidémiologique et une approche immunologique qui se concentrent sur une seule échelle, l'échelle de la population et l'échelle de l'individu, et une approche immuno-épidémiologique qui considère un processus multi-échelle.Approche épidémiologiqueDans une première partie nous utilisons un modèle inter-hôte multi-souches pour étudier l'impact de trois différents variants du SARS-CoV-2 sur la propagation du COVID-19 à travers la France entre janvier et mai 2021. Les cas d'infections symptomatiques et asymptotiques sont considérés.Approche immunologiqueDans une deuxième partie nous étudions le rôle des cellules mémoires B et T CD8^+ et des anticorps dans la réponse immunitaire contre la ré-infection aiguë par le virus de la grippe A et le SARS-CoV-2 à l’aide d’un modèle mathématique intra-hôte. Nous mettons en évidence quelles composantes de la mémoire ont le plus grand impact sur la réponse immunitaire et l'efficacité de la réponse immunitaire en fonction du moment de la ré-infection.Approche immuno-épidémiologiqueEn dernière partie, nous couplons les modèles intra-hôte et inter-hôte des première et deuxième parties pour créerun modèle immuno-épidémiologique adapté à l'étude de la propagation des maladies infectieuses. En effet, la propagation d'une épidémie est en réalité un processus multi-échelle qui nécessite le couplage d'approches épidémiologiques et immunologiques qui se déroulent sur plusieurs échelles temporelles. A l'échelle de l'heure ou du jour du point de vue de la propagation de l'infection dans un hôte, à l'échelle du jour, de la semaine ou du mois du point de vue de la propagation entre les individus.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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