Les mathématiques difficiles de l'immunité collective contre le coronavirus

L'immunité collective varie d'une localité à l'autre et de nombreux facteurs affectent ses calculs





Il est difficile de calculer le moment où la maladie prend fin et se propage dans la population



Alors que de nombreux aspects du coronavirus pandémique actuel restent inconnus, une chose que nous savons - il se terminera, lorsque la propagation du virus commencera à ralentir, et finalement presque arrêté en raison du fait qu'un nombre suffisant de personnes développera un lui immunité. Que cela se produise en raison de l'émergence d'un vaccin ou en raison de la propagation de la maladie - en conséquence, la population bénéficiera d'une « immunité collective ».



«Dès que le niveau d'immunité dépasse un certain seuil, l'épidémie diminuera, car elle ne pourra pas trouver suffisamment de nouvelles personnes pour s'infecter», a déclaré Natalie Dean de l'Université de Floride.



Déterminer ce seuil pour le coronavirus est extrêmement important - cependant, il existe de nombreuses nuances dans le calcul du pourcentage exact de personnes qui doivent acquérir une immunité pour que l'immunité collective apparaisse, ce qui protège les personnes qui n'ont pas encore été malades.



À première vue, tout est simple. La seule chose que vous devez savoir, c'est combien de personnes infectées en moyenne par une personne infectée. Cette valeur est appelée R 0 . Après cela, il suffit de le remplacer par une formule simple pour calculer le seuil d'immunité du troupeau: 1 - 1 / R 0 .



Par exemple, pour un coronavirus, la valeur R 0 est de 2,5, c'est-à-dire qu'en moyenne, chaque patient infecte deux personnes et demie (il s'agit d'une estimation courante). Dans ce cas, le seuil pour le coronavirus est de 0,6, soit 60%. Autrement dit, la propagation du virus s'accélérera jusqu'à ce que 60% de la population acquière une immunité.





Si R 0 = 2



Après cela, le virus continuera de se propager, mais à un rythme décroissant, puis cessera complètement de se propager. Tout comme la voiture ne s'arrête pas immédiatement après que vous ayez retiré votre pied de l'accélérateur, le virus ne disparaît pas une fois l'immunité du troupeau atteinte.



«Vous pouvez imaginer qu'après 60% de la population infectée, le nombre d'infections commencera à baisser. Cependant, jusqu'à ce que la maladie commence à disparaître, 20% supplémentaires pourraient être infectés », a déclaré Joel Miller de l'Université La Trobe en Australie.



Ces 60% désignent également le seuil au-delà duquel la nouvelle apparition d'infection - par exemple, lorsqu'un passager malade quitte le navire et se retrouve dans un port sain, où il existe déjà une immunité collective - disparaîtra rapidement.





Si suffisamment de personnes sont immunisées, le virus n'aura nulle part où se propager.



"Cela ne signifie pas que vous ne pouvez pas allumer un feu, mais cette épidémie va tout simplement disparaître rapidement", a déclaré Keith Langwig du Virginia Polytechnic Institute and State University.



Cependant, les choses se compliquent davantage. Le seuil d'immunité du troupeau dépend du nombre de personnes infectées par un patient - et ce nombre peut différer d'une localité à l'autre. Le patient moyen vivant dans un immeuble à appartements infectera beaucoup plus de personnes que le patient moyen dans une zone rurale. Donc si R 0pour le coronavirus, la moyenne mondiale sera de 2,5; à plus petite échelle, elle variera considérablement. Cela signifie que dans certains endroits, le seuil d'immunité du troupeau sera bien supérieur à 60%, et dans certains, il sera plus bas.



«Je pense que la gamme des valeurs R 0 pour le coronavirus est beaucoup plus large que ce que les gens pensent», a déclaré Mark Lipsich de l'Université de Harvard, qui conseille les responsables de la santé dans le Massachusetts et à l'étranger. Selon lui, dans certaines villes, il peut être deux fois plus élevé que la moyenne américaine.



Tout comme R 0 se révèle être une variable et non un coefficient constant, la méthode d'acquisition de l'immunité varie selon les personnes - et cela affecte grandement le calcul du seuil de leur immunité collective.



Les chercheurs parlent généralement d'immunité collective dans le contexte de la vaccination. Beaucoup de ces campagnes partent du principe que tout le monde a les mêmes chances de contracter et de propager la maladie. Cependant, avec la propagation naturelle de l'infection, ce n'est pas toujours le cas. Les différences de comportement social rendent certaines personnes plus vulnérables à l'infection que d'autres. Les différences biologiques jouent également un rôle dans la probabilité d'infection.



«Nous sommes tous nés différents, et ensuite, à mesure que nous accumulons différentes expériences tout au long de la vie, ces différences s'accumulent», a déclaré Gabriela Gomez de l'Université de Strathclyde en Écosse. "Cela affecte la capacité de chacun à combattre le virus."





Gabriela Gomez de l'Université de Strathclyde en Écosse



Les épidémiologistes appellent ces variations «l'hétérogénéité de la sensibilité», en référence aux différences qui rendent les gens plus ou moins susceptibles de contracter la maladie.



Cependant, pour les campagnes de vaccination, ce sont des subtilités trop complexes. «La distribution d'un vaccin à une population ne prend généralement pas en compte le nombre de contacts ou leur sensibilité - nous ne le savons tout simplement pas», a déclaré Virginia Pitzer de la Yale School of Public Health. Au lieu de cela, les fonctionnaires préfèrent le maximalisme et, en fait, vaccinent tout le monde.



Cependant, comme il n'y a aucune garantie qu'un nouveau vaccin apparaîtra dans un proche avenir avec la pandémie actuelle, l'hétérogénéité de la sensibilité affecte sérieusement le seuil d'immunité du troupeau.



Parfois, cela élève ce seuil. Cela est possible dans les maisons de retraite médicalisées, où le résident moyen est plus sensible au coronavirus que le résident moyen du pays.



Mais à plus grande échelle, l'uniformité a tendance à abaisser le seuil d'immunité du troupeau. Au début, le virus infecte les personnes les plus sensibles et se propage plus rapidement. Mais pour continuer à le faire, il doit se déplacer vers des personnes qui lui sont moins sensibles. En conséquence, il devient plus difficile pour le virus de se propager et l'épidémie se développe plus lentement que ce à quoi on pourrait s'attendre compte tenu de son taux de croissance initial.



«La première personne est susceptible d'infecter les personnes les plus sensibles au virus, et les personnes les moins sensibles resteront dans la seconde moitié de l'épidémie - à la fin, l'infection sera capable de faire face à l'infection plus rapidement que vous ne le pensez», a déclaré Lipsic.



Évaluation de l'uniformité



Alors, à quel point le seuil d'immunité du troupeau est-il inférieur si le virus se propage partout, comme dans la pandémie actuelle?



Selon les modèles standard, environ 60% de la population américaine devra se faire vacciner contre le coronavirus ou en tomber malade afin de ralentir et éventuellement d'arrêter la propagation de la maladie. Cependant, de nombreux experts avec lesquels j'ai parlé soupçonnent que le seuil d'immunité naturellement acquise est en fait plus bas.



«Je pense que ce sera entre 40 et 50%», a déclaré Piczer.



Lipsich est d'accord: "Si on me demandait de faire une estimation, j'irais avec 50%."



Tout cela n'est que des suppositions à partir des données, car il est très difficile de quantifier ce qui rend exactement une personne plus vulnérable à la maladie et une autre moins. Bon nombre des caractéristiques qui pourraient vous venir à l'esprit - par exemple, le degré de distanciation sociale - peuvent changer d'une semaine à l'autre.



«Toute cette tâche d'homogénéité ne fonctionne que si la personne a des sources à long terme de cette homogénéité», a déclaré Lipsic.



L'uniformité peut être difficile à évaluer, mais c'est un facteur important dans la détermination du seuil d'immunité du troupeau. Langwig estime que la communauté épidémiologique n'a pas fait assez pour faire une estimation précise.



«Nous sommes un peu laxistes au sujet de l'immunité collective», dit-elle. "Cette variabilité est importante et nous devons être plus prudents dans l'évaluation du seuil d'immunité du troupeau."



Plusieurs travaux récents ont tenté de le faire. En juin, la revue Science a publié une étude utilisant un pourcentage d'homogénéité assez modeste, et estimant le seuil CM pour le coronavirus à 43% pour la majorité de la population. Cependant, l'un des co-auteurs de l'étude, Tom Britton de l'Université de Stockholm, estime que ce modèle ne tient pas compte de toutes les sources d'homogénéité.



«Je crois que la différence sera plus grande et que la valeur du niveau requis d'immunité collective sera inférieure à 43%», a déclaré Britton.



Une autre nouvelle étudeutilise une approche différente pour évaluer la différence de sensibilité au coronavirus, et abaisse encore la barre de l'immunité collective. L'article compte 10 auteurs, dont Gomez et Langwig, et ils estiment le seuil d'immunité collective acquise naturellement à 20%. Si tel est le cas, dans les régions du monde où la situation de la maladie était la pire, ils se rapprochent déjà de cette valeur.



"Nous concluons que les régions les plus durement touchées comme Madrid sont peut-être déjà proches de l'immunité collective", a déclaré Gomez. Une première version de l'ouvrage a été publiée en mai, et les auteurs travaillent actuellement sur une version mise à jour, qui est attendue prochainement. Il montrera les estimations d'immunité collective pour l'Espagne, le Portugal, la Belgique et l'Angleterre.



Cependant, de nombreux experts considèrent ces nouvelles études - qui n'ont pas encore toutes été revues par des pairs - comme peu fiables.



Dans un fil Twitter de mai , Dean a souligné qu'il n'y avait aucune certitude sur de nombreux aspects de base de la maladie - des différentes valeurs de R 0 dans différentes conditions aux conséquences de la détente sociale. Par conséquent, il est insensé de se fier aux chiffres exacts de la valeur seuil de l'immunité collective. Ce seuil peut avoir une signification lorsque la plupart des gens portent des masques et évitent les endroits bondés, et une autre, plus élevée lorsque les gens se détendent.



D'autres épidémiologistes sont également sceptiques quant aux faibles valeurs. Jeffrey Shaman de l'Université de Columbia affirme que le seuil d'immunité de 20% «ne correspond pas aux infections virales respiratoires. Cela ne correspond pas à la grippe. Alors, pourquoi devrait-il être différent pour différents virus respiratoires? Je ne comprends pas".



Miller ajoute: "Je pense que le seuil d'immunité du troupeau pour l'immunité naturelle sera inférieur à 60%, mais je ne vois aucune preuve claire qui se rapproche de ce seuil."



En fin de compte, le seul moyen de vraiment se débarrasser de la pandémie de coronavirus est d'atteindre des taux d'immunité collective élevés partout, pas seulement dans le petit nombre d'endroits où le plus de personnes sont infectées. Mais cela ne sera probablement possible qu'après la distribution généralisée du vaccin.



En attendant, pour éviter la propagation du virus et la diminution maximale de la valeur de R 0, vous devez observer la distanciation sociale, porter des masques, vous faire tester et suivre les contacts partout, quelle que soit la façon dont vous évaluez le seuil d'immunité du troupeau.



«Je ne pense pas que j'aurais fait quelque chose de différent si j'avais su que la valeur d'immunité du troupeau diffère de celle avec laquelle je suis d'accord, dans une fourchette de 40 à 60%», a déclaré Lipsic.



Le chaman pense également que l'incertitude entourant le seuil d'immunité du troupeau, couplée aux conséquences d'une erreur de jugement, ne nous laisse qu'une seule issue: faire tout son possible pour prévenir de nouvelles infections jusqu'à ce que nous fabriquions un vaccin qui nous permette d'atteindre en toute sécurité immunité collective.



«La question est, est-ce que New York sera capable de résister à une autre épidémie? - il a dit. "Je ne sais pas, mais ne jouons pas avec ce feu."



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