Epidemiologia evolutivă , conform unui termen introdus de Paul Ewald, constă în analiza împreună a evoluției și propagării agenților infecțioși.
Este motivat de ratele de evoluție rapidă a multor paraziți (viruși și bacterii în special) care determină suprapunerea scalelor de timp epidemiologice și evolutive. Această abordare este legată de cea a ecologiei evolutive .
Epidemiologia determină o presiune de selecție care acționează asupra agenților patogeni ( de exemplu , utilizarea antibioticelor va selecta evolutia rezistență ). La rândul său, evoluția agenților patogeni afectează modul în care se răspândesc (o tulpină rezistentă se răspândește cel mai bine într-un mediu bogat în antibiotice).
Evoluția agenților patogeni poate modifica propagarea lor dacă este adaptivă sau dăunătoare, adică dacă modifică trăsăturile istoriei de viață ale unei infecții pentru a crește sau a reduce valoarea selectivă a agenților patogeni.
Unul dintre motivele pentru importanța evoluției agenților patogeni este rezistența la tratamentele antiinfecțioase. Dezvoltarea rezistenței poate fi de novo (atunci când o infecție cauzată de o tulpină susceptibilă de tratament devine rezistentă) sau prin transmiterea de tulpini deja rezistente. În ambele cazuri, epidemiologia joacă un rol central. La rândul său, a fi rezistent modifică capacitatea tulpinilor de răspândire.
Studiile care combină epidemiologia și evoluția rezistenței au făcut posibilă evidențierea rolului structurii spațiale. Acest lucru are implicații pentru sistemele de sănătate, deoarece, cu același număr de pacienți, spitalele mari sunt mai susceptibile să se confrunte cu dezvoltarea rezistenței decât spitalele mici.
Din punct de vedere istoric, multe studii s-au concentrat asupra motivului pentru care bolile infecțioase dăunează gazdelor lor. Pentru a înțelege evoluția virulenței , este necesar să înțelegem cum se răspândesc bolile, deoarece beneficiile care explică menținerea virulenței sunt adesea legate de transmiterea crescută a parazitului. Astfel, în cazul infecției cu HIV , s-a demonstrat că cele mai virulente tulpini sunt, de asemenea, cele care sunt cele mai contagioase.
Epidemiologia paraziților poate avea multe efecte asupra cursului virulenței. Astfel, structura spațială a populației gazdă poate favoriza tulpini mai mult sau mai puțin virulente. În plus, utilizarea tratamentelor poate selecta și tulpini mai virulente, așa cum s-a observat în cazul vaccinurilor care vizează virusul bolii Marek la pui.
O lungă coevoluție a paraziților cu gazdele lor le-a permis să selecteze modalități de a scăpa de răspunsul imun al gazdei, fenomen cunoscut sub numele de „ evaziune imună ”. Mai multe strategii majore de evadare pot fi folosite de paraziți:
O strategie este de a păcăli sau manipula imunitatea gazdei ascunzându-se în țesuturile în care celulele albe din sânge au acces redus sau prin deghizarea lor pentru a scăpa de ele. Parazitul poate manipula uneori antigenul de histocompatibilitate complex , adică molecula HLA-G (cunoscute a fi implicate în toleranța sistemului imunitar, inclusiv toleranța materno-fetale) , ca și în caz échinocoque
O altă strategie este de a evolua în mod constant: virusul gripal , printr-un proces numit deriva antigen, muta puțin în mod regulat, ceea ce îi permite să provoace noi infecții în fiecare an în zonele în care nu este endemic. Testele de imunogenitate sunt utilizate pentru a genera date, ceea ce face posibilă vizualizarea acestei evoluții.
Evoluția paraziților poate fi, de asemenea , neutră , adică nu afectează propagarea lor. Epidemiologii pot folosi în continuare aceste informații pentru a deduce modul în care sa răspândit parazitul. Această combinație de abordări epidemiologice și filogenetice se numește filodinamică. Este deosebit de potrivit pentru studierea infecțiilor cauzate de virusuri cu creștere rapidă.
Capacitatea unui agent infecțios emergent de a provoca o epidemie este determinată de rata sa de reproducere de bază (notată R 0 ), adică de numărul de infecții secundare produse de un individ infectat într-o populație de „gazde toate susceptibile”.
O infecție cu un R 0 <1 este sortită dispariției într-un timp finit. Cu toate acestea, înainte ca acesta să dispară, parazitul poate provoca suficiente infecții pentru ca o mutație să aibă timp să apară, ceea ce îl face mai bine adaptat la gazda sa (conferindu-i astfel un R 0 > 1).
Acest proces, care implică evoluția într-o apariție, se numește apariție evolutivă. Este o variantă a procesului numită salvare evolutivă.
Un exemplu clasic al unei astfel de apariții este cel al virusului chikungunya pe Insula Reunion în 2005-2006, unde o mutație a făcut virusul foarte potrivit pentru exploatarea unui nou vector , țânțarul Aedes albopictus .
Unul dintre motivele combinării epidemiologiei și evoluției este că foarte des infecțiile sunt diverse din punct de vedere genetic, adică gazdele sunt infectate de mai multe tulpini sau specii de paraziți.
Infecțiile multiple au un efect direct asupra dezvoltării virulenței și rezistenței. Ele sunt, de asemenea, sursa evenimentelor de recombinare între diferite tulpini ale aceluiași parazit, care pot modifica dinamica evoluției și pot complica inferența filogenetică.