CE03 - Interactions Humains-Environnement

Discontinuités Intra-Urbaines et Maladies à Transmission Vectorielle. Un Modèle de Simulation d’un Système Pathogène Complexe. – MO3

MO3

Discontinuities and Vector-Borne Diseases in Urban Areas. A Simulation Model of a Complex Pathogenic System.

Simulation spatiale et épidémiologie

MO3 a pour objectif (i) le développement d'un modèle de simulation pour étudier la sensibilité de dynamiques épidémiques à des scénarios ciblés de luttes anti-vectorielles et (ii) d'évaluer dans une grande métropole où la dengue est endémique, Bangkok (Thaïlande), l'efficacité de ces stratégies.

Le projet MO3 s’appuiera sur un modèle à base d’équations différentielle et multi-agents, à haute-résolution spatiale et temporelle, permettant de décrire finement l’espace urbanisé et la variété des dynamiques qui s’y déploient, celles des vecteurs et des populations humaines. Les dynamiques vectorielles seront influencées par l’hétérogénéité spatiale et temporelle de leur niche écologique, celles des humains par leurs mobilités quotidiennes, liées en partie à leur lieu de résidence, leur profil socio-économique et leur âge. La calibration du modèle s’appuiera sur des données variées : images satellite, recensements, réseaux sociaux, données rétrospectives vectorielles et épidémiologiques. Nous prévoyons également des enquêtes de terrain. Des sites seront sélectionnés selon un gradient de valeur de la niche écologique du vecteur et un gradient de valeur de centralité des lieux. Des relevés hebdomadaires, sur une période de 2 ans, permettront d’analyser l’évolution des stocks de moustiques adultes au regard de ces deux indicateurs, et des enquêtes épidémiologiques sur des populations à risque permettront d’évaluer les niveaux d’exposition, selon les mêmes critères. L’ensemble de ces données servira également à calibrer et valider le modèle de simulation. Des méthodes d'exploration basées sur des algorithmes évolutifs seront mobilisées pour évaluer, comparer et hiérarchiser les mécanismes du modèle au regard des dynamiques simulés et des observations qu'ils peuvent ou qu'ils doivent produire ou reproduire. Ces méthodes évalueront et comparerons également des stratégies de contrôle des vecteurs par rapport à la dynamique épidémiologique simulée par le modèle, à la recherche de la stratégie ou des stratégies les plus efficaces. L'ambition de MO3 est donc de développer une méthode générique qui permette de mener des luttes anti vectorielles sur des zones prioritaires, permettant ainsi aux acteurs locaux d’allouer de manière optimale leurs ressources disponibles, mais limitées.

1. Méta-analyse des travaux mettant en relation différents indicateurs du risque (présence de gîtes potentiels, gîtes positifs à la larve, adultes moustique, taux d’incidence) avec des facteurs socio-économiques et culturels (catégorie sociales, étude KAP, revenus etc.) : En cours de finalisation, une publication en préparation (thèse d’Antoine Longo, UMR IDEES).
2. Conception et développement d’un modèle agents pour explorer le rôle des mobilités humaines et des densités différenciés de moustiques dans la propagation d’un virus (modèle en NetLogo) : Phase d’exploration et d’analyse de sensibilité du modèle (post-doc d’Hélène Arduin, UMR IDEES).
3. Conception du cadre conceptuel du modèle MO3 (modèle en Scala) : En cours (post-doc d’Hélène Arduin, UMR IDEES, ISC-PIF)
4. Conception d’un système permettant de détecter les gîtes de ponte en milieu urbain dans des photos issues de Google Street View (modèle Yolo v5) : En cours, le système a été validé sur un type de gîtes présent en IdF (stage en collaboration avec le laboratoire informatique LITIS, Rouen).
5. Conception d’une chaîne de traitements statistiques pour estimer les températures de l’air à partir d’images satellites (script R) : En cours (stage IDEES)
6. Identification du type de gîtes de ponte du moustique tigre et l'analyse des déterminants socio-spatiaux de son abondance en Ile-de-France : Des enquêtes terrains auprès d’agents responsables de la surveillance vectorielle et des collectes de données ont permis d’établir une typologie des gîtes présents sur la zone (stage IDEES en collaboration avec l’Entente de la Lutte Inter-départementale contre les Zoonoses, IdF).
7. Analyse de données de séroprévalence de la dengue auprès d’une cohorte de 400 enfants à Bangkok, étude rétrospective : réalisée (Université de Chulalongkorn, Institut Pasteur).
8. Construction des indicateurs de centralité et de mobilité à Bangkok : En finalisation (IDEES)

La pandémie a sérieusement impacté le calendrier du projet. D’une part, la planification et la réalisation de la collecte de données à Bangkok en partenariat avec nos collègues de l’université de Chulalongkorn, initialement planifiée pour débuter en 2021, a dû être décalée et reportée d’un an, en 2022 (WP3 task 3). Ce décalage ne devrait pas impacter notre calendrier compte tenu du report automatiquement accordé par l’agence. Nous restons malgré tout dépendant des conditions sanitaires en Thaïlande où nos partenaires sont actuellement pris à 100% dans la gestion de la pandémie. D’autre part, nous avons connu des problématiques de ressources humaines durant cette période difficile qui ont conduit un certain retard par rapport au calendrier initial, notamment sur le WP2, entraînant de fait un report des activités sur le WP3 task 4. Une réorganisation des opérations entre les différents partenaires devrait nous permettre d’atteindre dans les délais les objectifs fixés

1. Cebeillac A., Daudé É. (à paraître), Mobilité quotidienne et diffusion des épidémies, in. Vallée J (ed.), Géographie de la santé et mobilité, ISTE-WILEY.
2. Longo A., Daudé É., Paul R. (2021), Évaluation des zones et périodes potentiellement favorables à l'implantation, à la prolifération et au maintien de population de moustiques vecteurs de la dengue, du virus Zika et du Chikungunya en région parisienne et à Bangkok (Thaïlande), Rencontres Géographie de la santé, 4-5/02/2021, Rennes.

Les maladies à transmission vectorielle (dengue, Zika, chikungunya) sont un enjeu important de santé publique. La compréhension de leurs dynamiques de transmission reste un défi majeur au niveau infra urbain. En effet les hétérogénéités environnementales, les variations de densités vectorielles et les mobilités quotidiennes constituent un verrou à la définition d’indicateurs de risque épidémique à cette échelle. MO3 a donc pour objectif (i) le développement d'un modèle de simulation pour étudier la sensibilité de dynamiques épidémiques à des scénarios ciblés de luttes anti-vectorielles et (ii) d'évaluer dans une grande métropole où la dengue est endémique, Bangkok (Thaïlande), l'efficacité de ces stratégies.
Dans les villes où ces maladies sont endémiques, notre 1ière hypothèse est que le territoire urbain dispose d'un nombre limité de lieux favorables au maintien de population de moustiques durant la saison inter épidémiques, suffisant pour assurer une circulation locale, continue et à bas bruit de virus. Avec les changements saisonniers (hausse des températures, pluies de mousson), les populations de vecteur explosent ce qui augmente le risque de propagation de virus à partir de ces zones. Notre seconde hypothèse est que la structuration de l’espace urbain (résidence, activités économiques et commerciales, espaces végétalisés) et les discontinuités qui en résulte structurent les mobilités quotidiennes des populations, et potentiellement la propagation d’agents pathogènes dans des proportions épidémiques. Il est donc essentiel d'identifier précocement ces réservoirs possibles de diffusion. Par ailleurs, dans les villes où ces maladies ne sont pas endémiques, voire pas encore présentes, la cartographie dynamique du risque environnemental basée sur l’écologie du moustique peut permettre d’identifier et de surveiller les lieux et les périodes favorables à l’implantation et à la prolifération des moustiques vecteurs.
Pour atteindre ces objectifs, le projet MO3 s’appuiera sur un modèle à base d’équations différentielle et multi-agents, à haute-résolution spatiale et temporelle, permettant de décrire finement l’espace urbanisé et la variété des dynamiques qui s’y déploient, celles des vecteurs et des populations humaines. Les dynamiques vectorielles seront influencées par l’hétérogénéité spatiale et temporelle de leur niche écologique, celles des humains par leurs mobilités quotidiennes, liées en partie à leur lieu de résidence, leur profil socio-économique et leur âge. La calibration du modèle s’appuiera sur des données variées : images satellite, recensements, réseaux sociaux, données rétrospectives vectorielles et épidémiologiques. Nous prévoyons également des enquêtes de terrain. Des sites seront sélectionnés selon un gradient de valeur de la niche écologique du vecteur et un gradient de valeur de centralité des lieux. Des relevés hebdomadaires, sur une période de 2 ans, permettront d’analyser l’évolution des stocks de moustiques adultes au regard de ces deux indicateurs, et des enquêtes épidémiologiques sur des populations à risque permettront d’évaluer les niveaux d’exposition, selon les mêmes critères. L’ensemble de ces données servira également à calibrer et valider le modèle de simulation. Des méthodes d'exploration basées sur des algorithmes évolutifs seront mobilisées pour évaluer, comparer et hiérarchiser les mécanismes du modèle au regard des dynamiques simulés et des observations qu'ils peuvent ou qu'ils doivent produire ou reproduire. Ces méthodes évalueront et comparerons également des stratégies de contrôle des vecteurs par rapport à la dynamique épidémiologique simulée par le modèle, à la recherche de la stratégie ou des stratégies les plus efficaces. L'ambition de MO3 est donc de développer une méthode générique qui permette de mener des luttes anti vectorielles sur des zones prioritaires, permettant ainsi aux acteurs locaux d’allouer de manière optimale leurs ressources disponibles, mais limitées.

Coordination du projet

Christophe Imbert (IDENTITE ET DIFFERENCIATION DE L'ESPACE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DES SOCIETES)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSTITUT PASTEUR
ISC-PIF Institut des Systèmes Complexes - Paris Ile de France
IDEES IDENTITE ET DIFFERENCIATION DE L'ESPACE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DES SOCIETES

Aide de l'ANR 576 369 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2019 - 48 Mois

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