Modélisation de la transmission d'agents infectieux à partir de données de contact françaises

Modelling infectious agent transmission using social mixing data

• Auteur / Autrice : Guillaume Béraud
• Direction : Benoît Dervaux, Niels Hens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Economie de la santé
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Lille 2 en cotutelle avec Universiteit Hasselt (1970-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Etudes et de Recherche en Informatique Médicale (Lille) - Centre d'Etudes et de Recherche en Informatique Médicale
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Niels Hens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biostatistiques

Épidémiologie

Dissertations universitaires

Maladies transmissibles

Modèles mathématiques

Épidémiologie

Maladies infectieuses -- Transmission

Mots clés libres

Trnasmissions infectieuses

Modélisation mathématique

Biostatistiques

Epidemiologie

Différences selon le genre

Contact matrices

Mixing pattern

Infection transmission

Mathematical modelling

Gender differences

Résumé

L'évaluation économique de nouveaux vaccins exige de modéliser la transmission infectieuse au sein de la population, et donc des hypothèses sur la structure et la répartition des contacts. Les matrices de contact obtenues à partir d’enquête de population ont été déterminées pour 8 pays européens. Mais aucune donnée de ce type n'existe à ce jour pour la France. L’étude ComesF (Contact Matrix Estimation – France) vise à combler cette lacune.MéthodologieL'enquête s’est effectuée sur 3 périodes (Février-Mars, Avril, Mai-Avril) avec 278 participants communs à la première et dernière période. Les participants devaient rapporter tous leurs contacts au cours de 2 jours consécutifs dans un journal, avec l'âge, le sexe, l'endroit, la fréquence, le type et la durée du contact.En combinant des enquêtes sérologiques de 2009 et 2013 et les données de couverture vaccinales, nous avons modélisé la séroprévalence de la rougeole, des oreillons et de la rubéole; puis extrapolé la susceptibilité selon l’âge par département à l'année d'intérêt (2016) ; enfin le potentiel épidémique et l'incidence relative selon l’âge d'une future épidémie ont été estimés.Nous avons analysé l'influence de conditions météorologiques sur les variations temporelles des matrices de contact. La population de l'étude a été analysée selon le jour et la météorologie pour estimer le nombre moyen de contacts et le potentiel de transmission estimée avec le R0. Nous avons effectué une revue systématique de la littérature sur les différences selon le genre pour la grippe, la rougeole, les oreillons et la rubéole, puis exploré l'impact du genre sur les matrices de contact et la modélisation des maladies infectieuses.Résultats2033 participants ont rapporté 38881 contacts (médiane pondérée [premier quartile-troisième quartile] : 8 [5–14] par jour) et 54378 contacts avec les contacts professionnels supplémentaires (9 [5–17]). Contrairement à l'âge, le genre, la taille du foyer, les vacances scolaires, le week-end et l'activité professionnelle, la période de l'année influait peu le nombre de contacts ou les schémas de contact. Les schémas de contact étaient influencés par l'âge indépendamment du lieu de contact, et par le genre, les femmes ayant 8 % plus de contacts que les hommes. La plupart des contacts avaient lieu à la maison et à l'école, mais l'ajout des contacts professionnels modifiait la structure des schémas de contact. Les vacances scolaires et les week-ends réduisaient le nombre de contacts, et le R0 de 33 % et de 28 %, respectivement. Le risque pour les Oreillons et la Rubéole concerne surtout le Sud Est et le Centre de la France, alors que le risque pour la rougeole est plus dispersé. Le risque varie avec le genre pour la Rougeole et la Rubéole. Outre les bébés < 1 an, l’épidémie toucherait surtout les adolescents et les jeunes adultes.Les conditions météorologiques influençaient les schémas de contact différemment entre les jours de semaine ou les weekends. La correction pour analyse répétée limitait le nombre de résultats significatif, mais la tendance pour un effet de la météorologie variant entre les jours de semaine et le week-end restait.Les différences de genre dans le schéma de contact pourraient expliquer en partie les différences de genre dans l'épidémiologie des maladies infectieuses. L'utilisation de données spécifiques par genre avait un impact significatif sur le résultat de la modélisation du risque d’une épidémie.Les matrices de contact françaises partageaient de nombreux points communs avec les autres matrices européennes, notamment avec un impact substantiel des fermetures d’école en cas d’épidémie sur la progression de l’épidémie. Le risque d'une nouvelle épidémie de rougeole persiste, mais prédomine pour les oreillons. L'effet des conditions climatiques sur les schémas de contact était modeste, voire négligeable. L’utilisation des données spécifiques par genre est à considérer en modélisation.

The economic evaluation of new vaccines requires the modeling of infectious disease transmission within a population, which in turn requires some assumption of specific mixing patterns. Matrixes generated from social contact studies were determined for 8 European countries. To date, no such data exist for France. The ComesF study (Contact Matrix Estimation – France) aimed to fill this gap.MethodologyThe survey was carried out over 3 different periods (Feb-Mar, Apr, Apr-May) with 278 participants common to the first and the last periods. Participants had to list all their contacts for 2 consecutive days in a diary, with the age, sex, location, frequency, type and duration of the contact, from which we estimated French contact matrixes.Combining cross-sectional serological surveys from 2009 and 2013 and vaccine coverage information, we have determined an optimal model for the serology of measles, mumps and rubella for the year of the data collection; age-dependent susceptibility by department was then derived to the year of interest (2016), and effective reproduction number and age-dependent relative incidence of a potential outbreak were estimated using the French contact matrixes.We analysed the influence of meteorological conditions on the temporal variations in mixing patterns. The population of the study was split according to the day and the weather at the time when the diary was filled in. The mean number of contacts and the potential for transmission summarized with R0 were calculated for type and location of contact under different weather conditions.We conducted a systematic review on gender differences in infection focusing on influenza, measles, mumps and rubella. Finally, we provided an exploration of the impact of gender on mixing patterns, and eventually the potential implication for modelling.ResultsThe 2033 participants reported 38 881 contacts (weighted median [first quartile-third quartile]: 8[5–14] per day), and 54 378 contacts with supplementary professional contacts (9[5–17]). Contrary to age, gender, household size, holidays, weekend and occupation, the period of the year had little influence on the number of contacts or the mixing patterns. Contact patterns were highly assortative with age, irrespective of the location of the contact, and gender, with women having 8% more contacts than men. Although most contacts occurred at home and school, the inclusion of professional contacts modified the structure of the mixing patterns. Holidays and weekends reduced the number of contacts dramatically, and as proxies for school closure, reduced R0 by 33% and 28%, respectively.The risk for Mumps and Rubella mainly concerned southeastern and south central France, while the risk for measles was more scattered over the country. Risk differed with gender for Measles and Rubella. Besides infants under 1, the highest share of participation would concern teenagers and young adults.The weather had a differential effect on social mixing according to the type of day, notably weekdays and weekend. But correction for repeated analysis made some results no more significant, although the trend for a differential effect between weekdays and weekend remained.Gender differences in social mixing might explain some gender differences in infectious disease epidemiology. Using gender-specific susceptibility and gender-specific contact matrixes had a significant impact on the result of the modeling. Despite the differences, French contact matrixes shared many aspects with those of other European countries. Notably, school closures were likely to have a substantial impact on the spread of close contact infections in France. While the risk of a new Measles outbreak persists, it predominates for Mumps. The effect of weather on social mixing was mild, if not negligible. Gender differences in modelling should be emphasized.