Quelle saisonnalité pour les coronavirus humains?
La question de l’évolution de la pandémie de COVID-19 au cours de l’été prochain suscite la curiosité de tous, professionnels de santé comme grand public. Pourtant, la disparition du SRAS à l’été 2003 est un précédent qui ne doit rien à la saisonnalité, mais tout au contrôle des personnes infectées et de leur entourage.
La saisonnalité des infections est tributaire d’un grand nombre de facteurs: effet du climat estival sur l’infectiosité du virus, vie et activités au grand air réduisant les contacts rapprochés, meilleure efficacité du système immunitaire, vacances scolaires, etc.
Dans le contexte des virus respiratoires, des données existent sur la saisonnalité de la grippe, de la bronchiolite des nourrissons, mais aussi des rhumes à coronavirus. Ces données indiquent que le taux de reproduction de ces virus (R0) est sensible à certains facteurs environnementaux comme l’humidité et la température, mais aussi à la variation saisonnière de l’immunité de groupe.
Les premières données essayant de lier l’intensité des contaminations communautaires de la COVID-19 aux conditions climatiques locales semblent indiquer que le SARS-CoV-2, comme les coronavirus des rhumes, présente une sensibilité certaine à l’environnement, avec une préférence pour les zones tempérées fraîches. Néanmoins, du fait du faible taux d’immunité de groupe contre ce virus, il est probable que, même saisonnière, la COVID-19 ne faiblisse guère au cours de l’été 2020. Une éventuelle saisonnalité sera difficile à quantifier si les mesures de distanciation sociale sont maintenues tout l’été.
La zone verte serait la zone la plus favorable à la transmission de la COVID-19 en mars (source: Sajadi MM et al., 2020)
Des études mettant en évidence la saisonnalité des infections dans les zones tempérées de notre planète existent depuis longtemps. Par exemple, une revue de 68 infections publiée en 2018 rappelle qu'une saisonnalité existe pour de nombreuses infections, par exemple (données pour la Californie depuis les années 1930):
- pics de printemps pour la variole, la rubéole, les oreillons, etc.
- pics d'automne pour la poliomyélite et l'hépatite A ;
- pics d'hiver pour la grippe, les rhumes, la bronchiolite du nourrisson, etc.
L'étude de la saisonnalité des infections est un domaine ardu: nécessité de travailler sur plusieurs années avant de publier, multiplication des facteurs de confusion possibles (presque tout est saisonnier dans nos pays tempérés…). Ces contraintes expliquent le faible nombre d'études sur le sujet.
Les facteurs qui influencent la saisonnalité des infections
Parmi les facteurs qui peuvent justifier la saisonnalité des infections, les études évoquent souvent l'influence du climat sur la survie et la transmissibilité des micro-organismes infectieux. Mais d'autres facteurs sont également importants:
- la saisonnalité de nos comportements: temps passé à l'intérieur (et son impact négatif sur notre espace personnel), rythme scolaire (les épidémies de rhumes apparaissent souvent à la rentrée des vacances scolaires), exposition au soleil (et son impact sur les taux sanguins de vitamine D, indispensable à l'immunité), etc. ;
- la saisonnalité de notre immunité: divers travaux suggèrent que le froid (et peut-être la réduction de la durée du jour, via la mélatonine) réduit les capacités de défense des voies respiratoires, mais aussi de l'immunité innée ;
- la saisonnalité du nombre de personnes susceptibles d'être infectées: pour les infections respiratoires à courte immunité, comme les rhumes à coronavirus 229E, cette population susceptible est à son pic au début de l'hiver (personnes ayant perdu leur immunité, personnes ayant échappé à une infection l'hiver précédent, personnes nées depuis la dernière épidémie, par exemple).
L'exemple de la grippe saisonnière
Chaque année, dans les zones tempérées, l'incidence de la grippe saisonnière fluctue, avec un pic en hiver. L'intensité de cette fluctuation varie selon la latitude: par exemple, diminution de 40 % du R0 (taux de reproduction des virus) à New York en été, mais de seulement 20 % en Floride. Cette fluctuation s'explique, à la fois par les conditions climatiques estivales et parce que l'immunité de groupe contre la grippe saisonnière est maximale en été.
Les études de l'influence du climat sur l'incidence de la grippe saisonnière convergent et mettent en évidence que cette incidence augmente à la suite d'une période de sécheresse hivernale inhabituelle. Par exemple, aux États-Unis, la migration d'un anticyclone arctique vers le sud précède les pics d'incidence, en particulier dans le nord-est du pays et les états situés autour du Golfe du Mexique. En hiver, le suivi du taux d'humidité absolue (masse de vapeur d'eau dans 1 m3 d'air) permet de prédire la survenue de pics de cas de grippe, indépendamment de la température (ou de ses variations).
Des travaux finlandais ont précisé que la diminution de l'humidité absolue est davantage prédictive que sa valeur absolue: une diminution de 0,5 g/m3 de l'humidité absolue associée à une diminution de 1°C de la température augmente le risque de grippe de 11 %. L'influence de la température est plus difficile à saisir car nous vivons l'essentiel de l'hiver à l'intérieur. Mais, en Finlande, 74 % des nouveaux cas de grippe surviennent entre -10 et +5°C, et 38 % entre -5 et +5°C.
Ces données épidémiologiques pourraient paraître contre-intuitives: en aérosol, les virus grippaux survivent plus longtemps en atmosphère humide. Mais, des travaux menés sur des cochons d'Inde ont clairement confirmé que leur vulnérabilité à la grippe augmente lorsque l'humidité absolue et la température diminuent.
L'exemple des virus responsables des rhumes
Pour les virus responsables des rhumes, la saisonnalité est particulièrement marquée pour les virus enveloppés, comme les coronavirus. Les virus non enveloppés (adénovirus, rhinovirus) sont présents toute l'année.
En Suède, une étude a montré une réduction de la présence de virus dans les voies respiratoires de 90 % en été pour OC43, HKU1 et 229E, un peu moins pour NL63. Des résultats similaires ont été observés aux États-Unis. Au Royaume-Uni, l'incidence des rhumes à OC43, HKU1 et NL63 est maximale de décembre à avril (229E est plus ou moins présent selon les années).
Aucune étude n'a cherché à associer les pics d'incidence des rhumes à coronavirus à des conditions météorologiques particulières. Mais, comme indiqué précédemment, des pics sont retrouvés peu de temps après les rentrées des classes.
Une étude écossaise portant sur d'autres virus respiratoires (RSV, parainfluenza, métapneumovirus) a montré que, comme pour la grippe saisonnière, l'incidence de la bronchiolite du nourrisson (RSV) est maximale dans une zone étroite d'humidité relative (le "degré d'hygrométrie"), pourvu que la température soit basse.
SARS et MERS: peu d'enseignements à en tirer
Les données de saisonnalité pour le SRAS et le MERS sont pauvres.
Le premier a rapidement disparu grâce au contrôle serré des cas infectieux. Néanmoins, une étude rappelle que l'épidémie de SRAS en Chine a fait suite à une sécheresse exceptionnelle.
Concernant le MERS, une revue datant de 2019 rappelle que la plupart des cas sont observés entre avril et août et que les épidémies sporadiques s'observent après des épisodes de forte chaleur et de fort ensoleillement. La sécheresse semble réduire le nombre de cas, même si le premier cas rapporté l'a été à Djeddah (Arabie saoudite) après une sécheresse inhabituelle.
Les travaux sur l'incidence de la COVID-19 selon le climat
Comme le montre l'analyse des données de prévalence et d'incidence, le SARS-CoV-2 peut être transmis sous une grande variété de climats (y compris dans des villes situées sur l'Équateur comme Singapour). Mais existe-t-il des zones climatiques où la transmission du virus semble être plus fréquente ? Deux études ont cherché à corréler la COVID-19 avec le climat, en s'appuyant, non pas sur la prévalence (nombre de cas d'une maladie dans une population à un moment donné, englobant aussi bien les cas nouveaux que les cas anciens), mais sur l'incidence (nombre de nouveaux cas sur une période donnée), donc sur l'intensité de la transmission communautaire locale.
La première, provenant de l'université d'Oxford, a observé que l'incidence de la COVID-19 semble inversement proportionnelle à la température moyenne, au taux d'humidité absolue et à la vitesse moyenne du vent (après ajustements pour la durée du jour, la pression atmosphérique, les taux de précipitation et le taux d'ozone), donc plutôt dans des climats froids et secs, comme la grippe saisonnière.
La seconde, irano-américaine, a identifié, pour mars 2020, un "corridor de forte transmissibilité" assez étroit (voir illustration de cet article en tête de page): entre 30 et 50° de latitude, avec une température moyenne de 5 à 11°C, une humidité absolue de 4 à 7 g d'eau par m3 d'air et une humidité spécifique de 3 à 6 g d'eau par kg d'air. Ces données permettent une relative modélisation des prochains mois de la pandémie qui irait en s'amplifiant vers le nord de l'hémisphère nord (et vers le sud de l'hémisphère sud, mais ces régions ne sont guère peuplées). Les auteurs de cette étude insistent sur le fait que leurs résultats peuvent être biaisés par le fait que de nombreuses grandes métropoles se trouvent dans ce corridor tempéré (et que la transmission communautaire y est plus élevée).
La première année, une nouvelle infection saisonnière peut… ne pas l'être !
Pour essayer de prédire ce qu'il va advenir de la pandémie de COVID-19 cet été, il ne suffit pas de chercher à savoir si le SARS-CoV-2 se comportera comme ses cousins saisonniers les plus proches, OC43 et HKU1 (ce qui peut néanmoins être raisonnablement envisagé). En effet, une différence de taille existe entre la COVID-19 et ces rhumes: nous sommes nombreux à posséder une immunité dirigée contre OC43 et HKU1, alors que ce n'est le cas que pour quelques pourcentages contre le SARS-CoV-2.
Ainsi, un R0 atténué par l'été (son climat, son mode de vie, ses vacances scolaires) peut n'être pas suffisant pour réduire significativement l'extension de la pandémie, même en présence d'une modeste immunité croisée entre OC43 ou HKU1 et SARS-CoV-2 (qui a été décrite). Lorsqu'elle apparaît pour la première fois dans une population "vierge", même une infection intensément saisonnière peut persister hors saison.
Les données accumulées sur SARS-COV-2 et les hypothèses de préférence climatique, citées précédemment, ne permettent pas de se prononcer sur l'effet de l'été 2020 sur la pandémie, en particulier parce que cet effet dépendra également du maintien des mesures de contrôle de type distanciation sociale ou restriction des déplacements.
Néanmoins, de nombreux épidémiologistes et modélisateurs penchent pour la persistance des nouvelles contaminations cet été, peut-être avec un R0 inférieur à 0,5.
L'application du facteur saisonnalité aux modélisations de la pandémie de COVID-19
La saisonnalité, et son effet sur R0, font partie des paramètres des épidémiologistes modélisateurs, comme la durée de l'immunité, le degré d'immunité de groupe ou celle croisée, le moment de redémarrage de l'épidémie à l'automne ou en hiver, etc.
Une équipe suisse et suédoise de modélisateurs a récemment publié une étude sur l'impact d'une saisonnalité sur l'évolution de la pandémie de COVID-19. Les paramètres du modèle ont été choisis à partir des données sur la saisonnalité des coronavirus OC43, HKU1, 229E et NL63, mais avec une réduction du nombre de porteurs de SARS-CoV-2 en été, allant de 25 à 75 % selon les scénarios pour les pays tempérés (au lieu de 90 % pour les rhumes).
Pour simplifier (considérablement) leurs résultats, une baisse de l'incidence au cours de l'été (puisqu'ils intègrent cette hypothèse dans le modèle) serait néanmoins suivie par un pic important au cours de l'hiver prochain, moins élevé, mais plus durable si les mesures de contrôle du R0 (distanciation sociale) sont maintenues au cours de l'été et de l'automne.
Après quelques années, il est très probable, selon les auteurs, que la COVID-19 devienne une infection endémique saisonnière, comme l'est devenue l'épidémie de grippe A/H1N1 de 2009.
Un autre travail de modélisation, à partir des données d'immunité (y compris croisée) et de saisonnalité des rhumes OC43 et HKU1, a été publiée dans Science par une équipe d'Harvard. Dans tous les cas de figure, leur modèle prédit une forte pression de l'épidémie sur les structures de santé jusqu'en 2022, avec nécessité d'implémenter des périodes de réduction active du R0 (distanciation sociale) tout au long de cette période. Ces séquences de réduction active devront être moins fréquentes si le SARS-CoV-2 exprime une saisonnalité (diminution naturelle du R0 en été).
Dans le meilleur de leurs scénarii, les auteurs de l'étude prévoient que cette réduction active devra être appliquée au moins 25 % du temps, plus fréquemment en hiver qu'en été, si le SARS-CoV-2 s'avère saisonnier. Ils préviennent également que, en cas de disparition de la maladie après 2022, une surveillance étroite devra continuer à être appliquée, une résurgence étant possible jusqu'en 2025.
En conclusion, il est très peu probable que la COVID-19 disparaisse cet été. En revanche, il est raisonnablement probable que son R0 se maintienne sous la barre de 1 (de 0,5 ?), d'autant plus que des mesures de distanciation sociale et de restriction des déplacements seront maintenues et respectées. Tous les modélisateurs insistent sur l'importance de ces quelques mois de répit estival relatif pour préparer les structures de soin à un pic d'incidence au cours de l'hiver prochain, pic qui pourrait être plus intense ou, plus probablement, plus durable que celui que nous avons connu ces dernières semaines.
Pour aller plus loin
L'article qui synthétise la saisonnalité de 68 maladies infectieuses
Martinez ME " The calendar of epidemics: Seasonal cycles of infectious diseases. " PLoS Pathog. 2018 Nov 8;14(11)
Les articles sur la saisonnalité de la grippe saisonnière
Shaman J, Pitzer VE, Viboud C et al. " Absolute humidity and the seasonal onset of influenza in the continental United States. " PLoS Biol. 2010 Feb 23;8(2)
Jaakkola K, Saukkoriipi A, Jokelainen J et al. " Decline in temperature and humidity increases the occurrence of influenza in cold climate. " Environ Health. 2014; 13: 22.
Les articles sur la saisonnalité des coronavirus des rhumes
Killerby ME, Biggs HM, Haynes A et al. " Human coronavirus circulation in the United States " 2014-2017. J Clin Virol. 2018 Apr;101:52-56.
Gaunt ER, Hardie A, Claas ECJ et al. " Epidemiology and Clinical Presentations of the Four Human Coronaviruses 229E, HKU1, NL63, and OC43 Detected over 3 Years Using a Novel Multiplex Real-Time PCR Method. " J Clin Microbiol. 2010 Aug; 48(8): 2940–2947.
Price RHM, Graham C, Ramalingam S. " Association between viral seasonality and meteorological factors. " Sci Rep. 2019 Jan 30;9(1):929.
Les articles sur la saisonnalité du SARS et du MERS
Sun Z, Thilakavathy K, Kumar S et al. " Potential Factors Influencing Repeated SARS Outbreaks in China. " Int J Environ Res Public Health. 2020 Mar; 17(5): 1633.
Altamimia A et Ahmed AE. " Climate factors and incidence of Middle East respiratory syndrome coronavirus. " J Infect Public Health. 2019 Dec 6
Les articles sur les données climatiques relatives à la COVID-19
Islam N, Shabnam S et Erzurumluoglu M. " Temperature, humidity, and wind speed are associated with lower Covid-19 incidence. " MedRxiv, 20 mars 2020
Sajadi, MM., Habibzadeh P, Vintzileos A et al. " Temperature, Humidity and Latitude Analysis to Predict Potential Spread and Seasonality for COVID-19. " SSRN, 5 mars 2020.
Les deux modélisations de la pandémie de COVID-19 à partir des données des rhumes à coronavirus
Neher RA, Dyrdak R, Druelle V et al. " Potential impact of seasonal forcing on a SARS-CoV-2 pandemic. " Swiss Med Wkly. 2020 Mar 16.
Kissler SM, Tedijanto C, Goldstein E et al. " Projecting the transmission dynamics of SARS-CoV-2 through the postpandemic period. " Science, 14 avril 2020.
Sources: VIDAL
