Modélisation épidémiologique de la dynamique spatio-temporelle des maladies infectieuses à Madagascar : cas du paludisme et du COVID-19

Epidemiological modelling of the spatio-temporal dynamics of infectious diseases in Madagascar : the case of malaria and COVID-19

• Auteur / Autrice : Jean Marius Rakotondramanga
• Direction : Benjamin Roche, Andrés Garchitorena Garcia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biostatistique et Biomathématiques
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Pierre Louis de santé publique : épidémiologie et sciences de l'information biomédicale (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de modélisation mathématique et informatique des systèmes complexes (Bondy, Seine-Saint-Denis ; 2009?-....)
• Jury : Président / Présidente : Lantonirina Ravaoarisoa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Edi Prifti, Jordi Landier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Élisabeth Delarocque Astagneau, Annelise Tran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épidémie de Covid-19

Plasmodium falciparum

Madagascar (île)

Paludisme

Modèles mathématiques

Maladies infectieuses

Mots clés libres

Epidémiologie

Paludisme

Plasmodium falciparum

COVID-19

SARS-CoV-2

Madagascar

Epidemiology

Malaria

Plasmodium falciparum

COVID-19

SARS-CoV-2

Madagascar

Résumé

A Madagascar, parmi les menaces pour la santé publique, la population fait face aux maladies infectieuses pouvant toucher l’ensemble de la population, et constituer des risques sanitaires en permanence comme l’infection à Plasmodium falciparum (P. falciparum) et d’autres maladies infectieuses endémiques comme la peste ou encore des maladies émergentes tel que le COVID-19. Le système de surveillance épidémiologique et les programmes nationaux de contrôle des maladies infectieuses ont aussi été éprouvés dans le contexte de la pandémie de COVID-19. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), pendant la période pandémique de 2020–2021, environ 82% de cas et 95% de décès dus au paludisme dans le monde ont été survenus dans la région africaine de l’OMS, représentant une hausse allant de 211 millions à 234 millions de cas et de 542 000 à 593 000 décès de 2015–2020. De plus, entre 2020 et 2021, environ 13,4 millions de cas supplémentaires du paludisme, et une augmentation du nombre de décès de 386 400 à 597 400, auraient été attribuables à la mitigation des efforts de lutte due aux interventions non-pharmaceutiques pour faire face à la pandémie de COVID-19. Dans le cadre de cette thèse, notre objectif consiste à mieux comprendre les dynamiques spatiales et temporelles de deux maladies infectieuses, le paludisme et le COVID-19, malgré la porosité (ensemble de manquements) du système de surveillance passive à Madagascar. Pour ce faire, des approches de modélisation biostatistique et biomathématique ont été adoptées en utilisant des données de mesures indirectes de l’intensité de transmission : les mesures d’anticorps du P. falciparum, et l’excès de mortalité toutes causes pendant la pandémie de COVID-19. La première étude de cette thèse porte sur l’utilisation de données d’une étude randomisée transversale incluant 6 293 enfants pour identifier des facteurs associés d’exposition à l’infection plasmodiale dans les hautes terres, zone à très faible transmission. Des facteurs liés aux offres de soin (accès aux formations sanitaires, prises en charge communautaire, interventions de lutte antivectorielles), et liés à l’environnement et le climat (écologie des vecteurs) ont été étudiés. La seconde étude consiste à évaluer l'impact de la pandémie de COVID-19 dans la capitale, Antananarivo, par l'estimation de l’excès de décès durant les vagues de 2020–2021 à partir des registres de décès du Bureau Municipal d’Hygiène, représentant 45 959 enregistrements de décès hospitaliers et communautaires de toutes causes de 2016–2021. Nos résultats issus de ces deux études ont pu accentuer l’importance des données spatiales ou temporelles désagrégées à l’échelle fine (réponses aux anticorps, facteurs environnementaux et climatiques) et des systèmes de surveillance optimaux (le registres de décès) pour évaluer, améliorer et adapter les programmes nationaux de lutte contre les maladies infectieuses dans les pays à revenu faible ou intermédiaire comme Madagascar. Mots clés : épidémiologie, modélisation, système de surveillance, analyses spatiales et temporelles, paludisme, Plasmodium falciparum, COVID-19, SARS-CoV-2, excès de mortalité, Madagascar.

In Madagascar, among the threats to public health, the population is faced with infectious diseases that can affect the entire population and constitute permanent health risks, such as Plasmodium falciparum (P. falciparum) infection and other endemic infectious diseases such as the plague, as well as emerging diseases such as COVID-19. The epidemiological surveillance system and national infectious disease control programmes have also been tested in the context of the COVID-19 pandemic. According to the World Health Organization (WHO), during the 2020-2021 pandemic period, approximately 82% of cases and 95% of deaths due to malaria worldwide occurred in the WHO African Region, representing an increase in cases, from 211 million to 234 million, and deaths, from 542,000 to 593,000, from 2015-2020. Furthermore, between 2020 and 2021, approximately 13.4 million additional malaria cases, and an increase in deaths from 386,400 to 597,400, would have been attributable to the mitigation of control efforts due to non-pharmaceutical interventions to address the COVID-19 pandemic. Our aim in this thesis is to gain a better understanding of the spatial and temporal dynamics of two infectious diseases, malaria and COVID-19, despite the porosity (set of shortcomings) of the passive surveillance system in Madagascar. To this end, biostatistical and biomathematical modelling approaches were adopted using data from indirect measures of transmission intensity: P. falciparum antibody measurements, and all-cause excess mortality during the COVID-19 pandemic. The first study in this thesis uses data from a randomized cross-sectional study involving 6,293 children to identify factors associated with residual malaria transmission in the highlands, an area of very low transmission. Factors related to the health care services (access to health facilities, community-based case management, vector control interventions) and to the environment and climate (vector ecology) were studied. The second study consists of assessing the impact of the COVID-19 pandemic in the capital, Antananarivo, by estimating the excess deaths during the 2020–2021 waves using the death registers referring to the Bureau Municipal d’Hygiène, representing 45,959 records of hospital and community deaths from 2016–2021. Our results from these two studies have highlighted the importance of fine-scale disaggregated spatial or temporal data (antibody responses, environmental and climatic factors) and optimal surveillance systems (death registers) for evaluating, improving and adapting national infectious disease control programmes in low- and middle-income countries such as Madagascar. Keywords: epidemiology, modelling, surveillance systems, spatial and temporal analyses, malaria, Plasmodium falciparum, COVID-19, SARS-CoV-2, excess mortality, Madagascar.