Petit cours d'épidémiologie mathématique
Propagation dans des groupes et
propagation spatio-temporelle des épidémies

Julien Arino

Department of Mathematics & Data Science Nexus
University of Manitoba*

Centre canadien de modélisation des maladies (CCDM/CCMM)
NSERC-PHAC EID Modelling Consortium (CANMOD, MfPH, OMNI/RÉUNIS)

* The University of Manitoba campuses are located on original lands of Anishinaabeg, Cree, Oji-Cree, Dakota and Dene peoples, and on the homeland of the Métis Nation.

Plan de ce cours

  • Hétérogénéité de la propagation au sein d'une population
  • La mobilité et la propagation spatio-temporelle des maladies infectieuses
  • Les vagues de COVID-19

Hétérogénéité de la propagation au sein d'une population

  • Structure d'âge
  • Structure sociale
  • Hétérogénéité des pathogènes

Structure d'âge

Bien des maladies affectent différemment des âges différents

  • Maladies infantiles conférant une immunité à vie: rougeole (measles), mumps, etc.
  • Maladies pour lesquelles une immunité est acquise par exposition répétée à l'agent pathogène: paludisme
  • Maladies pour lesquelles des contacts répétés sont importants: enfants jouant ensemble, adultes rencontrant d'autres adultes, adultes avec jeunes enfants contractant une maladie à l'école (concept important: WAIFW - who acquires infection from whom, qui acquiert la maladie de qui)

Cas de rougeole parmi des voyageurs rentrant aux USA

Patterns de contact de la population aux USA pendant la pandémie de COVID-19

Structure sociale

La structure sociale joue aussi un rôle prépondérant

  • L'âge est déterminant de la structure sociale et donc des contacts:
    • École
    • Travail
    • Évènements sociaux
  • Dans les pays à forte immigration: nouveaux immigrants vs population plus établie, p.ex., TB
  • Groupes à risque: utilisateurs de drogue (VIH)

Arrivées au CAN depuis des pays dans des groupes ayant une incidence par 100K ..

Hétérogénéité des pathogènes

La mobilité et la propagation
spatio-temporelle des maladies infectieuses

On sait les pathogènes
mobiles depuis longtemps

Le mal, dit-on, fit son apparition en Ethiopie, au-dessus de l'Egypte : de là il descendit en Egypte et en Libye et se répandit sur la majeure partie des territoires du Roi [de Perse]. Il se déclara subitement à Athènes [..]]. Il atteignit ensuite la ville haute et c'est là que la mortalité fut de beaucoup la plus élevée.

Thucydide (c. 460 AEC - c. 395 AEC)
Histoire de la guerre du Péloponnèse

La mobilité est compliquée

  • Nombreuses modalités: marche, vélo, véhicule personnel, bus, train, bateau, avion
  • Durées variées: épicier du coin aller au travail voyages de plusieurs jours (travail ou plaisir) relocalisation, immigration ou demande d'asile

mais conduit la propagation spatio-temporelle:

La grande peste: quelques faits

  • Première des pestes du moyen âge à atteindre l'Europe
  • Affecte l'Afro-Eurasie de 1346 à 1353
  • Europe 1347-1351
  • Tue 75–200M en Eurasie & Afrique du Nord
  • Tue 30-60% de la population Européenne

Mesures de contrôle de la peste

  • Lazzarettos, Dubrovnik 1377 (30 jours)
  • Quarantena, Venise 1448 (40 jours)
  • Isolation des cas connus ou suspectés et toute personne ayant été en contact avec eux, d'abord pour 14 jours puis graduellemt augmenté à 40 jours
  • Amélioration des conditions sanitaires: alimentation en eau propre, collecte des déchets, inspection de la nourriture
  • .. Trouvez et tuez un serpent, coupez le en bouts et badigeonnez les bubons avec. (Le serpent, associé à Satan, attire le mal hors du corps, puisque le mal attire le mal)

La propagation spatio-temporelle
des pathogènes a évolué avec la mobilité

  • Les pathogènes suivent les routes de commerce

  • Jadis, les routes de commerce étaient relativement faciles à appréhender

  • Celà a changé avec l'accélération et la globalisation de la mobilité

Un paysage juridictionnel fragmenté

  • Divisions politiques (juridictions): groupes de nations (p.ex., EU), nations, provinces/états, régions, départements, villes..
  • Déplacement entre juridictions peut être compliqué voire impossible
  • Données intégrées au niveau juridictionnel
  • Politique décidée au niveau juridictionnel

La mobilité est importante dans le contexte de la santé

Tout migrant ou voyageur transporte en lui son "historique de santé"
  • infections latentes et/ou actives (TB, H1N1, polio)
  • immunisations (les programmes varient par pays)
  • pratiques de santé/nutrition practices (KJv)
  • méthodes de traitement (antiviraux)
Les pathogènes ignorent les frontières et la politique
  • Politiques de traitement antiviral du Canada et des USA
  • SARS-CoV-2, ça vous dit quelque chose?

SARS-CoV-1 (2002-2003)

  • Cas index (propagation internationale) arrive à HKG le 21 février 2003

  • Dernier pays (Taiwan) avec transmission locale retiré de la liste le 5 juillet 2003

  • 8273 cas dans 28 pays

  • (De ces cas, 1706 étaient des travailleurs de la santé)

  • 775 morts (CFR 9.4%)

Propagation polio 2002-2006. Pallansch & Sandhu, N Engl J Med 2006; 355:2508-2511

Les vagues de COVID-19

JA. Describing, modelling and forecasting the spatial and temporal spread of COVID-19 - A short review. Fields Institute Communications 85:25-51 (2022)

Amplification à Wuhan (Province du Hubei)

  • Détails de l'émergence et parcours précis avant début de l'amplification inconnus
  • Amplification à Wuhan
    • Cluster de cas de pneumonie principalement liés au Huanan Seafood Market
    • 2019-12-27: 1er rapport au gouvernement local
    • 2019-12-31: publication
    • 2020-01-08: identification du SARS-CoV-2 cmme agent causatif
  • 2020-01-23: lockdown Wuhan et province du Hubei + mandats de masques

2020-01-29: virus présent dans toutes les proinces de Chine

Premières détections hors de Chine

Date Lieu Note (date arrivée cas, etc.)
13 Jan. Thailande Arrivé 8 Jan.
16 Jan. Japon Arrivé 6 Jan.
20 Jan. Republique de Corée Détecté aéroport le 19 Jan.
20 Jan. USA Arrivé Jan. 15
23 Jan. Népal Arrivé 13 Jan.
23 Jan. Singapour Arrivé 20 Jan.
24 Jan. France Arrivé 22 Jan.
24 Jan. Vietnam Arrivé 13 Jan.
25 Jan. Australie Arrivé 19 Jan.
25 Jan. Malaisie Arrivé 24 Jan.

Un bémol : évidence de propagation plus tôt

  • Rapport aux autorités de Wuhan le 27 décembre 2019
  • Premières exportation détectées en Thailande et au Japon les 13 et 16 janvier 2020 (avec importations les 8 et 6 janvier)

amplification doit avoir commencé plus tôt

  • France: échantillon prélevé d'un homme de 42 ans (dernier voyage en Algérie en aout 2019) qui se présente aux urgences le 27 décembre 2019
  • Études rétrospectives en GB et Italie montrent aussi des cas de COVID-19 non détectés dans la période pré-pandémique

Measles cases among travellers returning to the US https://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm6013a1.htm

Max Roser and Hannah Ritchie (2019) - 'Malaria'. Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: 'https://ourworldindata.org/malaria' [Online Resource]

https://doi.org/10.1038/s41467-021-20990-2

Within and between classroom transmission patterns of seasonal influenza among primary school students in Matsumoto city, Japan https://doi.org/10.1073/pnas.2112605118

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