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Volume 20 - 2015

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Monotone Dynamical Systems and Some Models of Wolbachia in Aedes aegypti Populations

Systèmes dynamique monotones et modèles de Wolbachia dans les populations d'Aedes aegypti

G. Sallet* - Silva, Moacyr A. H. B.**

*Institut Elie Cartan de Lorraine
UMR CNRS 7502, Université de Lorraine, ISGMP Bat. A
Ile du Saulcy
57045 Metz Cedex 01, France
gauthier.sallet@univ-lorraine.fr

**Escola de Matemática Aplicada
Fundação Getulio Vargas
Praia de Botafogo 190, Rio de Janeiro, RJ,
Brazil, 22250-040
moacyr.alvim@gmail.com

RÉSUMÉ. Nous proposons un modèle d'infection par Wolbachia d'une population d'Aedes aegypti. Ce modèle est conçu pour prendre en compte à la fois l'histoire naturelle de cette infection et aussi l'introduction de données disponibles obtenues expérimentalement sur le terrain. Nous donnons un analyse complète du modèle ainsi que le taux de reproduction de base R0 pour Wolbachia. On observe un phénomène de bistabilité. Deux équilibres sont stables : un équilibre où toute la population est non infectée et un équilibre où toute la population est infectée. Un troisième équilibre (instable) existe. On donne des bornes inférieures pour l'équilibre recherché de complète infestation. On est dans une situation de bifurcation rétrograde. Cette situation de bistabilité est obtenue avec les valeurs des paramètres biologiquement normales.

ABSTRACT. We present a model of infection by Wolbachia of an Aedes aegypti population. This model is designed to take into account both the biology of this infection and any available experimental data obtained in the field. The objective is to use this model for predicting the sustainable introduction of this bacteria. We provide a complete mathematical analysis of the model proposed and give the basic reproduction ratio R0 for Wolbachia. We observe a bistability phenomenon. Two equilibria are asymptotically stable : an equilibrium where all the population is uninfected and an equilibrium where all the population is infected. A third unstable equilibrium exists. We provide an lower bound for the basin of attraction of the desired infected equilibrium. We are in a backward bifurcation situation. The bistable situations occurs with natural biological values for the parameters.

MOTS-CLÉS : Epidémiologie mathématique, Wolbachia, Aedes, systèmes dynamiques, stabilité, EDO.

KEYWORDS: Mathematical epidemiology, Wolbachia, Aedes, dynamical systems, stability, ODE.

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