Modeling the relationships between land cover, land use and malaria spatial distribution using optical and SAR remote sensing : application to a changing environment : French Guiana - Brazil cross-border area
Modélisation des relations entre occupation - usage du sol et distribution spatiale du paludisme par télédétection optique et radar : application à un environnement en évolution : région transfrontalière Guyane Française – Brésil
Résumé
Malaria remains one of the most common vector-borne diseases what is predominantly located in the tropics. The study area is the cross-border area between French Guiana and Brazil where the level and intra-annuel dynamic of malaria transmission are variable, with the incidence rates which are relatively high in South America. The environmental risk factors, in particular, land use and land cover, significantly influence the presence, density and spatial distribution of disease vectors, Anopheles mosquitoes. Environmental information, population data and health systems database are rarely comparable on both sides of the Guyana-Brazil border which exclude the homogeneous and bilateral vision. Remote sensing permits to spatially characterize the environment on both sides of the border in an almost continuous and complete manner. The objective of this study is to characterize the favorable environment for the development of vectors and the vector-human interaction in the cross-border area between French Guiana and Brazil using remote sensing. A spatial landscape-based hazard index of malaria transmission was developed at the local scale. Such index allows spatializing the contribution of interaction between forest and non-forest areas on malaria transmission which was then implemented in the entire Amazon region. It quantifies and explains the influence of landscape on the interaction between human population and adult vectors. The identification of potential breeding sites of vectors was tested on a regional scale using the optical and SAR fusion for highlighting the spatial distribution of perennial and large wetlands (lakes, rivers, ponds etc.) and the interfaces with urban and forest environments. The distribution of vectors’ density is affected by physical and chemical properties of potential breeding sites which are related to soil typology. A conceptual model of soil evolution adapted to the Amazon region presents that geomorphological characteristics (altitude, curvature, etc.) are indicators of soil evolution. A soil classification was realized at the regional scale using altimetry data and the conceptual model. The methods, land use and land cover and malaria hazard maps established in this thesis will be integrated in the Observatory Sentinel of cross-border which is being built. This study also contributes to the exploitation of new knowledge about malaria transmission mechanism which can be used to define novel prevention strategies at the local and regional scales.
Le paludisme est un des maladies vectorielles les plus communes qui est situé principalement dans les régions tropicales. La zone étudiée est la région transfrontière Guyane française-Brésil. Le niveau et la dynamique intra-annuelle de la transmission y sont variables, avec un taux d’incidence qui est relativement élevé dans l’Amérique du Sud. Les facteurs environnementaux, en particulier l'occupation et l'usage du sol, influent significativement sur la présence, la densité et la distribution spatiale des moustiques du genre Anophèles, vecteurs de la maladie. Les données sur l'environnement, la population et les systèmes de santé sont rarement comparables de part et d’autre de la frontière Guyane-Brésil, excluant une vision bilatérale homogène. La télédétection permet de caractériser spatialement l’environnement de manière quasi continue et complète. L’objectif de ce travail est de caractériser par télédétection des milieux favorables au développement des vecteurs et les interactions hommes-vecteurs pour la zone transfrontalière Guyane-Brésil. Un indicateur spatialisé d’aléa de transmission du paludisme a été développé à l’échelle locale. Il permet de spatialiser la contribution de l'interaction entre milieux forestiers et non-forestiers sur la transmission du paludisme. Ce modèle a été mis en œuvre à l’échelle de la région amazonienne. Cet indice permet de quantifier et d’expliquer l’influence du paysage dans les interrelations homme - vecteurs adultes. L’identification des gîtes larvaires potentiels a été testée à une échelle régionale, à partir de la fusion d’images satellites optiques et radar, afin de mettre en évidence la distribution spatiale de zones humides pérennes et de grandes tailles (lacs, rivières, étangs, etc.) et les interfaces avec les milieux urbaines et forestiers. La distribution et la densité des vecteurs sont affectées par les propriétés physiques et chimiques des gîtes larvaires potentiels qui sont liées à la typologie des sols. Un modèle conceptuel de l’évaluation des sols adapté à la zone amazonienne présente que les caractéristiques géomorphologiques (altitude, courbure, etc.) sont indicateurs de l’évolution des sols. Une typologie des sols a été réalisée à l’échelle régionale à partir de données altimétriques et de ce modèle conceptuel. Les méthodologies, les cartes d’occupation et d’usage du sol, les cartes d’aléa du paludisme mises en place dans le cadre de cette thèse seront intégrés à l’Observatoire transfrontalier (Guyane-Brésil) qui est en cours de création. Ce travail de thèse contribue ainsi à l’exploitation des nouvelles connaissances sur le mécanisme de transmission du paludisme qui peuvent être utilisées pour définir les nouvelles stratégies de prévention aux échelles locale et régionale.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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