COVID-19 : comprendre une épidémie

Une épidémie est une maladie d’origine infectieuse qui atteint beaucoup de personnes dans une région donnée et pendant une période donnée. Lorsqu’elle se développe sur plusieurs continents, on parle même de pandémie.

Une épidémie est d’origine infectieuse, c’est-à-dire causée par un microorganisme pathogène : pour COVID-19, il s’agit du virus SARS-CoV-2. D’autres maladies infectieuses, comme le choléra, peuvent avoir pour origine des bactéries, d’autres encore des champignons ou parasites.

Ce virus, SARS-CoV-2, inconnu jusqu’alors, provient vraisemblablement de virus présents chez les animaux. Il a acquis la capacité d’infecter l’homme : on parle de zoonose. Toutes les zoonoses ne provoquent pas des épidémies chez l’homme : par exemple la rage est transmise à l’homme par suite de la morsure d’un animal (chien, loup…) mais la transmission entre humains n’est pas possible, ce qui en limite fortement la propagation. Au contraire, SARS-CoV-2 a en plus acquis la capacité de se transmettre d’homme à homme, ce qui est à l’origine de l’épidémie actuelle. 

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D’autres maladies virales comme Ebola et le SIDA sont apparues de la même façon. Elles proviennent d’un virus qui infecterait les chauve-souris pour Ebola, ou des singes pour le virus VIH à l’origine du SIDA. Il en est de même pour la pandémie de grippe A survenue en 2009 pour laquelle  des virus influenza infectant l’homme trouvent leurs origines chez des virus influenza provenant des oiseaux et des porcs.

Les zoonoses sont des maladies d'origine animale qui infectent l'Homme, toutes ne sont pas des épidémies

 La fréquence des contacts entre homme et animal est un des facteurs clés qui favorise les possibilités de transmission de virus de l’animal à l’homme. Historiquement la domestication a  favorisé le passage de microorganismes pathogènes de l’animal à l’homme. Ces agents pathogènes se sont ensuite adaptés à la transmission entre humains provoquant des épidémies avec lesquelles notre espèce a évolué, telles que la rougeole (bovins). Les perturbations de l’environnement sont une des raisons majeures qui peuvent accentuer ces contacts : par exemple, les cas initiaux de contamination par le virus Ebola sont liés à la fragmentation de la forêt qui rapprochent les hommes de foyers de contamination animale.

Ensuite, la diffusion des maladies dans les populations humaines dépend des capacités de transmission des agents pathogènes d’homme à homme. Les virus peuvent acquérir ces capacités de différentes manières. Parfois, en infectant un même organisme, différents virus de la même famille peuvent se rencontrer et former de nouveaux variants hybrides qui peuvent être très contagieux pour l’homme (comme le virus de la grippe A en 2009) et parfois aussi très pathogènes (comme le virus de la grippe espagnole en 1918).

Comment démarre une épidémie ?

Une épidémie peut démarrer lorsque les conditions font que chaque personne infectée contamine en moyenne plus d’une personne. La contamination peut se faire par contagion inter-humaine directe, comme dans le cas du virus responsable du COVID-19, ou encore du HIV ou  du virus Ebola. Pour d’autres maladies, un vecteur, comme le moustique du virus du chikungunya est nécessaire. Les moustiques et les tiques sont ainsi vecteurs de différentes maladies à l’origine d’épidémies, car ils sont capables de véhiculer un pathogène d’un « réservoir animal » à l’homme, ou d’un humain à un autre.

On peut comparer le risque épidémique des agents infectieux par leur niveau de contagiosité, autrement dit le nombre de personnes que contamine en moyenne une seule personne infectée. La contagiosité de COVID-19 était estimée entre 3 et 4 en Europe lorsque chaque personne infectée n’est entourée que d’individus sensibles et en l’absence de confinement. Ce chiffre (appelé le R0 ou taux de reproduction de base) permet d’apprécier l’accélération de la propagation de l’épidémie : statistiquement, avec un R0= 3, on passe de 1 personne atteinte à 4 (1 déjà atteinte + 1x3 nouvelles = 4 au total), puis 13 (=4+3x3), 40 (= 13+9x3), 121, 364, 1 093, 3 280… Les chiffres grimpent très vite, la progression du nombre de personnes ayant été infectées à mesure du temps peut être représentée par une courbe qui démarre lentement et monte très fortement ! Il s'agit d'une courbe exponentielle. Au bout d’un certain temps, des personnes  guérissent (ou pour une certaine proportion décèdent) et ne peuvent plus transmettre le virus, ni le contracter à nouveau car elles ont développé une immunité qui les protège. La courbe s’essouffle alors et le nombre de nouveaux cas infectés diminue fortement, c’est l’effet d’immunité de groupe.

Un individu ne peut plus être contaminé lorsqu’il est immunisé : son organisme a appris à se défendre contre le virus et a développé des anticorps. Dans le cas de COVID-19, on n’a pas encore de données sur la durée pendant laquelle une personne est immunisée après avoir contracté la maladie : l’immunité peut pour certaines maladies durer toute une vie ou, pour d’autres infections, au contraire disparaître au bout de quelque temps sans contact avec l'agent pathogène. Les vaccins nous permettent de développer une immunité avant d’avoir été confrontés au pathogène (et donc malades), ils nous protègent ainsi contre la maladie. Pour des virus qui évoluent très rapidement comme la grippe, de nouveaux vaccins doivent être mis au point à chaque saison. Dans le cas du virus responsable du COVID-19, plusieurs équipes de recherche travaillent à la mise au point de vaccins mais aucun n’est encore disponible, de tels travaux demandant plusieurs mois.

La létalité (nombre de personnes atteintes de la maladie qui décèdent) dans la population résulte de 3 facteurs :

• la capacité du virus (ou de l’agent pathogène) à causer une maladie plus ou moins sévère,
• la fragilité des populations souvent déterminée par la proportion de personnes rendues fragiles par l’âge ou par le  cumul de plusieurs pathologies/sensibilités,
• le nombre total de malades graves rapporté aux capacités du système de santé.

Atteindre une immunité de groupe, naturellement ou par vaccination

Une épidémie est définitivement enrayée lorsqu’il n’est plus possible pour l’agent pathogène d’infecter beaucoup de personnes. Pour cela, il faut avoir réussi soit à éliminer le virus, soit à atteindre une immunité de groupe, c’est-à-dire avec une proportion suffisante de la population protégée pour que les individus qui sont encore sensibles n’aient quasiment aucun risque de se trouver en contact avec des individus porteurs du virus.

Au niveau individuel, nous sommes immunisés après avoir contracté la maladie, au moins pendant un certain temps (encore inconnu pour COVID-19), ou après avoir été vaccinés lorsque des vaccins existent. Pour COVID-19, il est difficile d’estimer combien de temps dure l’immunité car nous n’avons pas de recul sur les capacités du virus à évoluer et à contourner l’immunité et pas d’information sur le niveau de réponse immunitaire (est-il à chaque fois suffisant pour s’opposer au virus ?).

Une épidémie peut donc repartir, et connaître une 2^e vague, avec l’assouplissement des mesures barrière si l’immunité de groupe n’est pas suffisamment importante ou si le virus évolue de façon à contourner l’immunité acquise.

Comment, dans ces conditions, gérer une sortie du confinement ?

En Italie où le nombre de nouveaux cas infectés décroît désormais, on estime à 15 % de la population  le nombre de personnes qui ont été infectées et sont donc à présent immunisées. En France, une étude publiée par l’Institut Pasteur fin avril estime que seuls 5,7 % de la population a été infecté et sont à présent immunisées. On est donc loin d’une immunité de groupe. On estime en effet qu’il faudrait qu’elle soit à 60 % (selon The Lancet, mars 2020) pour pouvoir envisager le « retour à la vie normale ».

Pour avoir une meilleure appréciation des personnes qui sont immunisées, il serait intéressant de mener des tests.  Ce sont des tests sérologiques fondés sur la reconnaissance de la présence d’anticorps qui auraient vocation à être ici utilisés… Ils permettraient d’estimer l’immunité de groupe. Les personnes testées positives qui ne peuvent plus être infectantes ni infectées n’auraient plus à être confinées mais sur une population de 60 millions d’habitants, ces tests ne peuvent être conduits que par échantillonnage de la population. L’autre intérêt de ces tests serait d’évaluer de manière plus précise le pourcentage de cas asymptomatiques qui ont hébergé le virus et l’ont éliminé sans être malade. Ces connaissances amélioreraient les modèles prédictifs des épidémiologistes et permettraient d’anticiper de manière plus fiable et plus précise.

Quel intérêt de stratégies de déconfinement partiel ?

Lorsque le niveau d’immunité de groupe naturelle est trop faible et qu’il ne peut pas être acquis grâce à des vaccins (ces derniers n'ont été disponibles pour COVID-19 que fin 2020-début 2021), comment envisager une sortie du confinement ? C’est ici que des stratégies de déconfinement partielles ou progressives ont leur intérêt.

Dépister

Des tests de dépistage des personnes infectantes (tests PCR détectant la présence du virus), menés de manière systématique sur les personnes présentant des symptômes ou ayant été en contact avec elles, pourraient permettre une levée partielle du confinement. Limiter le confinement ou l’isolement aux seules personnes infectantes réduirait efficacement les risques de contagion, à condition que ces tests puissent être réalisés très tôt : dès le départ de symptômes, voire avant sur la base d’un dépistage. 

Mieux cerner l'exposition de chacun

Dans ce contexte, mieux cerner l’exposition de chacun aurait une efficacité : une application qui - sans être intrusive dans l’exploitation de données personnelles  - permettrait d’identifier, pour les individus volontaires, si leur route a croisé celle d’une personne infectée (elle-aussi volontaire pour utiliser l’application) permettrait de suivre de manière beaucoup plus précoce les individus qui ont été en contact avec des personnes contagieuses. Les modalités techniques et les implications sociétales de tels outils nécessitent des réflexions approfondies.

Les stratégies de déconfinement partiel doivent aussi prendre en compte les facteurs de risques individuels  : il est important de préserver les malades atteints de pathologies chroniques ou immunodéprimés chez qui une atteinte de COVID-19 a beaucoup plus de risques d’être fatale. Et peut-être de leur proposer des traitements antiviraux en préventif lorsque ces derniers auront été validés, ce qui réduirait le nombre de cas graves.

Enfin, lorsque les tests réalisés donneront une meilleure connaissance du nombre de personnes infectées par classe d’âge ou par région, le confinement/déconfinement pourrait être gradué selon le risque évalué dans les différentes zones.

Tant que l’immunité de groupe n’est pas acquise, un suivi fin de l’épidémie reste nécessaire : il faut pouvoir ajuster et renforcer les mesures si la contagiosité venait à s’élever à nouveau, et ajuster les modèles à la réalité pour aider à prendre les décisions.

A quoi nous servent les courbes mises à notre disposition par les épidémiologistes ?

Représenter la progression des données et projeter leur évolution

Les courbes nous permettent de représenter la progression des données et de projeter leur évolution selon différentes hypothèses afin d’estimer les conséquences de telle ou telle décision. Par exemple, que se passerait-il si nous ne faisions rien et laissions la société vivre sa « vie normale » ? Combien de malades, de décès aurions-nous ? Quel effet aurait la fermeture des écoles ? le port généralisé de masques ? A quel moment risquerions-nous d’atteindre la saturation du système de santé ?

Ces calculs comportent toujours un degré d’incertitude : chaque résultat est situé dans une fourchette dont il faut tenir compte.

Ce sont des projections, leur validité est étroitement liée à la fiabilité et à la richesse des données de terrain sur lesquelles elles se fondent ainsi qu’à la pertinence du ou des modèles sur lesquelles elles s’appuient à rendre compte des mécanismes de base de la progression de l’épidémie (durée pendant laquelle une personne est contagieuse, contagiosité, létalité, etc.) et des facteurs extérieurs les plus influents (effet du confinement sur la contagiosité, etc.).  Elles permettent de s’interroger sur la pertinence dont nous disposons pour réduire l’impact de l’épidémie.

La collaboration de tous est nécessaire

Dans le cas d’une maladie émergente sur laquelle la connaissance est en train de se construire, ces projections doivent s’affiner à mesure que les connaissances se renforcent. La collaboration des scientifiques mais aussi de toutes les parties-prenantes de l’épidémie : médecins, gestionnaires de santé, industries de la santé, pour mettre à disposition les données et les connaissances est ici essentielle. La gestion d’une épidémie implique également pour les décideurs de prendre en compte les aspects sanitaires y compris sur la couverture des autres besoins de prise en charge, mais aussi les conséquences socio-économiques générées par la fermeture des écoles, le confinement des travailleurs, la modification des chaînes d’approvisionnement, le recueil de données personnelles....

Explorer des scénarios

Entre confinement et déconfinement total, la modélisation permet à moindre coût d’explorer des scénarios intermédiaires avec différents leviers possibles (modalités du lever partiel du confinement, capacité à identifier les personnes infectantes, traitement réduisant le taux de mortalité ou le taux de passage en réanimation…) en attendant l’arrivée à plus long terme d’un vaccin efficace. Elle est essentielle pour anticiper les conséquences de ces différents scénarios sur la surcharge des services de réanimation. Un suivi de la situation par la surveillance syndromique*, les données hospitalières et les résultats des tests diagnostiques pourra enrichir notre connaissance épidémiologique, et permettre ainsi d’améliorer la qualité des modèles et in fine le rôle qu’ils jouent dans la gestion de l’épidémie.

Pour aller plus loin La modélisation en pratique dans la gestion d’une épidémie

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La communication du gouvernement et de nombreux médias ont utilisé des courbes décrivant et quantifiant l’évolution du nombre de décès ou de malades hospitalisés pour expliquer la stratégie de confinement. Elles sont issues soit d’observations permettant de représenter la progression de l’épidémie, soit de simulations permettant d’anticiper l’évolution selon différentes hypothèses. Ces simulations ou prévisions, obtenues par des modèles, permettent d’apprécier les conséquences de telle ou telle décision.

* _{approche, dans laquelle les intervenants sont assistés par des procédures d’enregistrement automatiques des données, qui permettent la mise à disposition de données pour le suivi et l’analyse épidémiologique en temps réel ou proche du temps réel. Cela afin de détecter des événements habituels ou inhabituels plus tôt qu’il n’aurait été possible de le faire sur la base des méthodes traditionnelles de surveillance}