Dans une étude récente publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences, Des chercheurs aux États-Unis ont utilisé la modélisation mathématique pour étudier le risque d'introduction d'agents pathogènes transportés par les navires à l'époque historique des voyages en mer. Elizabeth Blackmore et James Lloyd-Smith du département d'écologie et de biologie évolutive de l'université de Californie à Los Angeles ont découvert que les voyages à vapeur et les régimes de transport maritime avec des déplacements fréquents et à grande échelle de personnes augmentaient considérablement le risque de circulation transocéanique d'agents pathogènes.
Étude : Le transfert transocéanique de pathogènes à l'ère de la voile et de la vapeur. Crédit photo : iurii / Shutterstock
Sommaire
Arrière-plan
Après le voyage de Christophe Colomb en 1492, les voyages transocéaniques ont considérablement facilité la circulation mondiale des agents pathogènes, un processus décrit par l'historien Woodrow Borah en 1962 comme rapide et inévitable. Cependant, ce récit de transfert rapide d'agents pathogènes est une simplification excessive. Les chercheurs ont montré que la mondialisation des maladies infectieuses était un processus graduel s'étalant sur des siècles, influencé par les migrations de masse, la révolution de la vapeur et le transport aérien moderne. Les historiens ont développé les travaux de Borah, soulignant que l'introduction d'agents pathogènes dans des régions isolées prenait un à deux siècles et dépendait fortement des activités humaines comme le commerce, la guerre et le colonialisme. Les écologistes des maladies ont noté que des agents pathogènes comme la rougeole et la grippe nécessitent de grandes populations pour s'établir de manière endémique, les populations plus petites s'appuyant sur des réintroductions régulières. Ce contexte soulève la question écologique de savoir comment les maladies infectieuses ont survécu aux longs voyages transocéaniques, compte tenu des défis que représentent les longs voyages, les temps de génération d'infection courts et la forte transmission à bord des navires. Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé la modélisation mathématique et les données historiques sur les arrivées au port pour étudier l’impact de la durée du voyage des navires, de la taille des navires et de la dynamique des agents pathogènes sur le transfert des agents pathogènes transportés par les navires.
À propos de l'étude
Les chercheurs ont utilisé un modèle stochastique SEIR (susceptible-exposé-infectieux-rétabli) avec des simulations en temps continu pour simuler des épidémies à bord d'un navire dans une population totalement sensible en utilisant un pathogène hypothétique similaire aux virus respiratoires aigus. Ils se sont concentrés sur des facteurs tels que la durée du voyage, la taille du navire et la dynamique des agents pathogènes. Le modèle a supposé qu'il n'y avait qu'un seul individu infecté au départ et a suivi l'épidémie jusqu'à ce qu'aucun individu ne reste infectieux ou exposé. Ils ont inclus une progression réaliste de la maladie et ont pris en compte différents taux de transmission dépendant de la densité.
Pour replacer les choses dans leur contexte historique, les chercheurs ont analysé les arrivées de navires à San Francisco de juin 1850 à juin 1852, en enregistrant des données sur le port d’origine, le type de navire, la durée du voyage et le nombre de passagers en provenance de divers endroits. Ils ont supposé que les membres de l’équipage étaient peu nombreux et probablement immunisés contre les infections maritimes courantes, se concentrant ainsi sur les données relatives aux passagers pour estimer la taille des populations à bord des navires.
Résultats et discussion
L’étude a identifié trois modèles de durée d’épidémie en fonction de l’intensité de la transmission. Une transmission faible a conduit à des épidémies courtes d’une durée d’environ 10 jours, tandis qu’une transmission forte a entraîné des épidémies plus prolongées de 35 à 55 jours, atteignant souvent l’immunité collective. Une transmission quasi critique a créé les épidémies les plus longues et les plus variables, certaines durant plus de 150 jours. On a observé que le risque d’introduction d’un agent pathogène dépendait de l’intensité de la transmission et de la durée du voyage. Les risques de transmission faibles ont diminué rapidement au cours des longs voyages, tandis qu’une transmission élevée garantissait presque l’introduction pour les voyages plus courts (jusqu’à 33 jours) mais devenait imprévisible pour les plus longs. En comparant des agents pathogènes réels comme la grippe, la rougeole et la variole, on a constaté que leurs taux de survie variaient, la variole durant la plus longue période.
De plus, il a été constaté que des navires de plus grande taille augmentaient le risque d’introduction d’agents pathogènes, la dynamique de transmission variant entre des scénarios dépendants de la densité et de la fréquence. Dans des conditions dépendantes de la fréquence, les navires de plus grande taille nécessitaient des individus plus sensibles pour une transmission critique et présentaient des durées d’épidémie plus longues. En revanche, le seuil critique dans les scénarios dépendants de la densité dépendait de la population sensible initiale, ce qui entraînait des durées de pic constantes. Dans l’ensemble, les navires de plus grande taille et plus fréquentés présentaient un risque plus élevé d’introduction d’agents pathogènes en raison de taux de contact accrus et d’une plus grande probabilité de commencer par une infection à bord.
L'analyse a examiné les caractéristiques historiques des voyages ayant un impact sur le risque d'introduction de pathogènes à San Francisco, à l'époque de la ruée vers l'or (1850-1852). Alors que les infections respiratoires aiguës avaient traversé l'Atlantique plus tôt, la variole et la rougeole sont arrivées plus tard dans le Pacifique. Les navires à vapeur ont considérablement réduit les temps de trajet et transporté plus de passagers, augmentant ainsi le risque d'introduction de pathogènes.
Les simulations ont montré que les navires à vapeur de plus grande taille présentaient des risques plus élevés en raison de leurs trajets plus courts et de leurs plus grandes capacités. Par exemple, le Gold Hunter est arrivé à San Francisco avec un cas de variole actif. Les voyages historiques, tels que ceux de Colomb et du navire négrier transatlantique Diana, ont également indiqué des risques plausibles d'introduction de la rougeole et de la variole. Dans l'ensemble, les caractéristiques du voyage ont eu une influence significative sur la probabilité d'introduction d'agents pathogènes, les navires rapides et bondés présentant les risques les plus élevés.
Arrivées à San Francisco, de juin 1850 à juin 1852. (A) Carte des arrivées dans le port de San Francisco, du 6 juin 1850 au 9 juin 1852, avec durée moyenne des trajets par technologie de navire. (B) Durée du trajet, (C) nombre de passagers et (D) nombre de voyages par port d'origine et par technologie de navire. Données tirées des San Francisco Passenger Lists de Louis J. Rasmussen.
Conclusion
En conclusion, les résultats mettent en évidence l’interaction complexe entre la technologie des déplacements, les déplacements humains et la biologie des agents pathogènes dans la formation des schémas de maladies à l’échelle mondiale. Cela offre des possibilités de collaboration interdisciplinaire entre épidémiologistes, historiens, écologistes et spécialistes des sciences sociales pour comprendre ces dynamiques. L’étude a souligné la nécessité de poursuivre les recherches sur la dynamique de transmission à bord des navires, la structure de la population et l’influence de l’immunité sur la circulation des agents pathogènes. La compréhension de ces facteurs est essentielle pour reconstituer la dynamique historique des maladies et évaluer les risques actuels et futurs liés aux agents pathogènes à l’échelle mondiale.
