Dans une étude récente publiée dans le PNAS Journal, les chercheurs ont évalué l’impact de l’âge, de l’indice de masse corporelle (IMC) et du sexe sur la ventilation, la concentration de particules d’aérosol et l’émission chez des individus en bonne santé pendant l’exercice physique et au repos.
Étude: L’émission de particules d’aérosols pulmonaires augmente avec l’âge au repos et pendant l’exercice. Crédit d’image : GroundPicture/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
La transmission aérienne d’agents pathogènes respiratoires, y compris le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), les rhinovirus et les virus de la grippe, est essentielle à l’augmentation du taux d’incidence des infections associées.
Le risque de développer une infection est plus important lors de l’exercice à l’intérieur, car le taux d’émission de particules (provenant des aérosols) peut augmenter 100 fois plus entre l’état de repos et l’activité physique maximale. Des études ont évalué l’impact de l’âge, de l’indice de masse corporelle (IMC) et du sexe sur l’émission de particules d’aérosols au repos sans évaluer l’influence de la ventilation.
À propos de l’étude
Dans la présente étude monocentrique, les chercheurs ont étudié l’influence de l’âge, de l’IMC et du sexe sur les taux d’émission de particules d’aérosol au repos et pendant l’exercice physique. Ils ont également évalué l’impact de l’âge sur la distribution granulométrique des aérosols et le volume de particules d’aérosol émises par minute.
L’émission de particules d’aérosols a été évaluée en conditions ambiantes au repos et lors d’une épreuve d’effort cardio-pulmonaire graduée de l’état de repos à celui d’épuisement volontaire chez 80 individus sains âgés de 20 à 39 ans (jeune) ou de 60 à 76 ans (vieux ) avec différentes valeurs d’IMC.
Les participants à l’étude et le personnel ont subi un test d’antigène SARS-CoV-2 avant le début de l’étude. Seuls les individus non-fumeurs sans antécédents de maladies respiratoires et sans infection par le SRAS-CoV-2 dans les quatre semaines précédant l’inscription à l’étude ont été inclus.
L’apport d’oxygène, la ventilation et la génération de dioxyde de carbone ont été évalués dans l’analyse respiration par respiration. Les résultats ont été normalisés à la puissance maximale de l’individu. Les courbes individuelles ont été ajustées de manière logarithmique pour estimer l’émission de particules à un pourcentage particulier de la puissance totale. Par la suite, les estimations ont été moyennées pour les groupes de sexe et d’âge.
De plus, la taille des résidus de particules d’aérosol séchées a été mesurée. La distribution volumique des particules d’aérosol a été calculée sur la base de la distribution de fréquence des particules séchées, en supposant qu’elles étaient de forme sphérique.
La ventilation a été mesurée pour calculer l’émission de particules par un individu par unité de temps et leur concentration dans l’air ambiant pour estimer le risque de COVID-19. La plage de mesure des particules pour l’appareil était de 200 nm à 10 μm de diamètre.
Pour évaluer comparativement le risque d’infection dans diverses conditions et à travers les âges, le volume sec cumulé des particules d’aérosol expirées a été calculé en fonction du nombre de particules émises et de la taille des particules distribuées, sur la base desquelles le volume total de particules émises a été calculée pour estimer la charge virale, en supposant une concentration constante de SARS-CoV-2 dans l’air ambiant.
Résultats
Dans des conditions de repos, l’air expiré par les personnes âgées comprenait une concentration trois fois plus élevée de particules d’aérosols respiratoires que celle des personnes plus jeunes [310 versus 105 particles/L, respectively]. Au repos et pendant l’activité physique, les personnes âgées émettent > 2,0 fois plus de particules d’aérosol par minute que les personnes plus jeunes.
Les adultes plus âgés ont également émis 5,0 fois plus de résidus de particules d’aérosol séchées que les adultes plus jeunes. L’IMC et le sexe n’ont pas eu d’impact significatif sur les émissions de particules d’aérosols chez les individus testés. Les femmes plus âgées ont montré des émissions 137 % plus élevées que les hommes plus âgés (500 contre 210 particules/L, respectivement).
La ventilation était plus élevée chez les jeunes adultes que chez les adultes plus âgés de 17,0 % et 61 % plus élevée chez les jeunes hommes que chez les jeunes femmes. De même, la ventilation était plus élevée chez les hommes âgés que chez les femmes âgées de 24,0 %.
Au repos, le nombre de particules émises par les personnes âgées était 2,70 fois plus important que celui émis par les adultes plus jeunes. Cependant, il n’y avait pas de différences significatives dans l’émission de particules d’aérosol entre les hommes et les femmes d’âge similaire.
Pendant l’activité physique, les jeunes adultes ont atteint une puissance de sortie maximale supérieure à celle des adultes plus âgés, et les hommes ont montré des valeurs plus élevées à la puissance maximale que les femmes. Du repos à l’activité physique maximale, la ventilation s’est améliorée de 8,60 et 6,30 chez les adultes plus jeunes et plus âgés, respectivement (100 contre 65 L/min pour les adultes plus jeunes et plus âgés, respectivement).
Les hommes plus jeunes et plus âgés ventilaient 53,0 % et 57,0 % de plus que leurs homologues féminins. Pendant l’exercice, la concentration de particules d’aérosol émises par les adultes jeunes et âgés a été multipliée par six et sept, respectivement.
La concentration maximale de particules d’aérosol était trois fois plus élevée chez les personnes âgées que chez les jeunes (2 090 contre 620 particules/L, respectivement). Au plus haut niveau d’activité physique, les émissions d’aérosols étaient deux fois plus élevées chez les personnes âgées que chez les jeunes adultes en raison d’une plus grande concentration de particules d’aérosols chez les personnes âgées (116 300 particules/minute) que chez les jeunes (54 800 particules/minute).
Les adultes plus âgés ont atteint le taux moyen de particules d’aérosol émises par les adultes plus jeunes à 60 % de leur charge de travail maximale. Les adultes plus âgés avaient plus de particules> 0,4 μm de taille que les adultes plus jeunes, indiquant une plus grande capacité à transporter le SRAS-CoV-2 expiré chez les personnes âgées pendant l’activité physique. Les adultes plus âgés émettent quatre à six fois plus de volume sec que les adultes plus jeunes, même pendant l’exercice maximal.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les personnes âgées émettaient près du double du nombre de particules d’aérosol émises par les participants plus jeunes, malgré une ventilation plus faible, ce qui indique que les personnes âgées doivent être davantage protégées contre les infections par aérosol, en particulier lors d’exercices de groupe en intérieur.
L’exercice et l’âge ont augmenté les émissions de particules d’aérosols, tandis que l’IMC et le sexe ont eu des impacts mineurs.
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