Description multi-dimensionnelle de l'environnement à l'échelle des territoires : contribution pour la recherche de déterminants environnementaux dans l'étiologie des maladies chroniques

Multi-dimensional description of the environment at the territorial scale : contribution to researching environmental determinants in the etiology of chronic diseases

• Auteur / Autrice : Martin Paumelle
• Direction : Annabelle Deram, Florent Occelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 07/11/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement
• Jury : Président / Présidente : Damien Cuny
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Gower Rousseau, Yohan Fayet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Peggy Hellequin, Guillaume Savoye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes statistiques

Épidémiologie

Hygiène du milieu

Données ouvertes

Analyse multivariée

Indicateurs biologiques

Insuffisance rénale chronique

Effets de l'environnement

Maladie de Crohn

Distribution géographique

Étiologie

Maladies chroniques

Mots clés libres

Données environnementales ouvertes

Échelle territoriale

Open environmental data

Spatial indicators

Composite indices

Territorial profiles

Crohn's disease

End-Stage renal disease

Résumé

Parmi les maladies chroniques, la maladie de Crohn (MC) et l'insuffisance rénale chronique terminale (IRCT) présentent une étiologie multifactorielle encore en partie indéterminée pour laquelle un lien avec l'environnement est fortement suspecté. La répartition spatiale de leur incidence a été cartographiée à l'échelle communale dans le Nord de la France, à partir de deux registres de santé (Epimad et Nephronor). Ces disparités spatiales d'incidence constituent le point d'entrée pour investiguer les déterminants environnementaux susceptibles d'être impliqués dans la survenue de ces maladies.La caractérisation de l'environnement et son lien à la santé est souvent appréhendée de manière cloisonnée. Les travaux se focalisent sur une source d'émission, un polluant, un milieu d'exposition. Bien que ces approches soient nécessaires, elles peuvent s'avérer limitées pour appréhender la complexité du lien entre environnement et santé, surtout pour des maladies multifactorielles dont les facteurs de risque environnementaux sont encore inconnus. Dans ce cas, il semble judicieux de privilégier des stratégies territoriales et multidimensionnelles, avant éventuellement de cibler des facteurs de risque environnementaux spécifiques. Dans ce contexte, comment mobiliser de multiples données environnementales ouvertes pour identifier les déterminants territoriaux de maladies multifactorielles ?L'objectif principal de cette thèse est de proposer une description intégrée de l'environnement à l'échelle des territoires pour renseigner l'étiologie des maladies étudiées. La stratégie a consisté à collecter et réutiliser des données environnementales ouvertes. Cette démarche a permis d'identifier 24 sources de données et de générer 113 indicateurs spatialisés à l'échelle communale pour quatre départements. Ces indicateurs permettent de caractériser le niveau de contamination des milieux (air, eau, sols), le niveau des émissions polluantes, la localisation des sources d'émissions, l'occupation des sols, les pratiques agricoles, la naturalité des territoires et le climat. Plusieurs méthodologies ont été utilisées pour exploiter ces indicateurs et caractériser l'environnement sous un prisme multidimensionnel.Une première approche a consisté à développer des indices spatiaux composites. Ces indices permettent de synthétiser, en une mesure globale, l'information contenue dans un grand nombre d'indicateurs. D'abord, un indice de vulnérabilité et un indice de résilience ont été calculés. Ils permettent de caractériser l'inégale répartition spatiale des déterminants territoriaux favorables et défavorables à la santé. Ensuite, des indices composites de multi-contamination des milieux (air, eau, sols) ont été construits.Une deuxième approche a été développée en utilisant des méthodes de classification multivariées pour créer des typologies territoriales et décrire les profils environnementaux des communes. Ces résultats apportent une vision plus complexe des territoires, et ont permis d'appréhender comment les pressions environnementales se répartissent dans l'espace et se combinent les unes avec les autres.Enfin, les résultats de ces approches multi-dimensionnelles ont été associés aux variations spatiales d'incidence des maladies chroniques, suggérant des liens potentiels entre l'environnement et la survenue de ces pathologie. Pour l'IRCT, des associations ont été observées avec la pression urbaine et la pollution atmosphérique en particules fines, corroborant la littérature existante. Pour la MC, des liens ont été suggérés avec les pratiques agricoles, la naturalité des territoires et la pollution métallique des sols. D'autres approches épidémiologiques doivent maintenant être envisagées pour éprouver ces hypothèses et poursuivre les recherches.

Among chronic diseases, Crohn's disease (CD) and end-stage renal disease (ESRD) have a multifactorial etiology that remains partly unknown, with a strong suspicion of an environmental link. The spatial distribution of their incidence has been mapped at the municipal level in Northern France, using two health registers (Epimad and Nephronor). These spatial disparities in incidence serve as the starting point to investigate potential environmental determinants that may be involved in the onset of these diseases.The characterization of the environment and its link to health is often approached in a fragmented manner, focusing on a specific emission source, pollutant, or exposure medium. While these approaches are necessary, they may be limited in comprehending the complexity of the relationship between the environment and health, especially for multifactorial diseases with unknown environmental risk factors. In such cases, it is relevant to prioritize territorial and multidimensional strategies before potentially targeting specific environmental risk factors. In this context, how can multiple open environmental data sources be leveraged to identify territorial determinants of multifactorial diseases?The main objective of this thesis is to offer an integrated description of the environment at the territorial level to inform the etiology of the studied diseases. The strategy involved collecting and reusing open environmental data. This approach identified 24 data sources and generated 113 spatial indicators at the municipal level for four departments. These indicators allow for the characterization of contamination levels in various media (air, water, soil), pollutant emissions, the location of emission sources, land use, agricultural practices, the natural features of territories, and climate. Several methodologies were used to exploit these indicators and characterize the environment from a multidimensional perspective.A first approach involved developing composite spatial indices. These indices synthesize information from many indicators into a single global measure. Initially, vulnerability and resilience indices were calculated. They characterize the uneven spatial distribution of environmental determinants that have a beneficial or detrimental impact on health. Subsequently, composite indices of multi-media contamination (air, water, soil) were constructed.A second approach was developed using multivariate classification methods to create territorial typologies and describe the environmental profiles of municipalities. These results provide a more complex view of territories and have allowed to understand how environmental pressures are distributed in space and overlap with each other.Finally, the results of these multidimensional approaches were linked to spatial variations in the incidence of chronic diseases, suggesting potential connections between the environment and the occurrence of these pathologies. For ES-CKD, associations were observed with urban pressure and fine particulate air pollution, corroborating existing literature. For CD, links were suggested with agricultural practices, the natural characteristics of territories, and metallic soil pollution. Further epidemiological approaches are now needed to test these hypotheses and advance research in this area.