Crédit d'image: NASA
L'année dernière, plus d'un million de personnes sont mortes du paludisme, principalement en Afrique subsaharienne. Des flambées de fièvre dengue, d'hantavirus, de fièvre du Nil occidental, de fièvre de la vallée du Rift et même de peste frappent encore occasionnellement des villages, des villes et des régions entières. Pour les dizaines ou les centaines de personnes qui souffrent d'une mort douloureuse et pour leurs proches, ces maladies doivent sembler surgir de nulle part.
Pourtant, ces maladies ne sont pas sans rime ni raison. Lorsqu'une épidémie se produit, c'est souvent parce que les conditions environnementales telles que les précipitations, les températures et la végétation ouvrent la voie à une augmentation démographique des ravageurs porteurs de maladies. Les moustiques, les souris ou les tiques prospèrent et les maladies qu’ils transportent se propagent rapidement.
Alors pourquoi ne pas surveiller ces facteurs environnementaux et avertir lorsque les conditions sont propices à une épidémie? Les scientifiques ont été séduits par cette possibilité depuis que l'idée a été exprimée pour la première fois par l'épidémiologiste russe E. N. Pavlovsky dans les années 1960. Désormais, la technologie et le savoir-faire scientifique rattrapent l'idée, et un système régional d'alerte précoce pour les épidémies semble être à portée de main.
Ronald Welch du Centre mondial d'hydrologie et de climat de la NASA à Huntsville, en Alabama, est l'un des scientifiques travaillant à développer un tel système d'alerte précoce. «Je suis allé dans des zones impaludées au Guatemala et en Inde», dit-il. «Habituellement, je suis frappé par la pauvreté dans ces régions, à un niveau rarement vu aux États-Unis. Les gens sont chaleureux et amicaux, et ils sont reconnaissants, sachant que nous sommes là pour vous aider. C'est très agréable de savoir que vous contribuez à soulager la maladie et à prévenir la mort, en particulier les enfants. »
L'approche employée par Welch et d'autres associe des données provenant de satellites environnementaux de haute technologie à des travaux sur le terrain «shorts kaki et bottes poussiéreuses» à l'ancienne. Les scientifiques recherchent et visitent des endroits où des épidémies se déclarent. Ensuite, ils scrutent les images satellites pour savoir à quoi ressemblent les conditions favorables aux maladies depuis l'espace. Les satellites peuvent alors surveiller ces conditions sur toute une région, un pays ou même un continent alors qu'ils glissent silencieusement dans le ciel une fois par jour, tous les jours.
En Inde, par exemple, où Welch fait des recherches, les responsables de la santé envisagent de mettre en place un système d'alerte précoce par satellite contre le paludisme pour l'ensemble du pays. En coordination avec le mathématicien Jia Li de l'Université d'Alabama à Huntsville et le Malaria Research Center de l'Inde, Welch espère mener une étude pilote à Mewat, une zone essentiellement rurale de l'Inde au sud de New Delhi. La région abrite plus de 700 000 personnes vivant dans 491 villages et 5 villes, mais ne représente qu'environ les deux tiers de la taille du Rhode Island.
«Nous nous attendons à pouvoir donner des avertissements de risque élevé de maladie pour un village ou une zone donnée jusqu'à un mois à l'avance», explique Welch. «Ces« drapeaux rouges »permettront aux responsables de la santé de concentrer leurs programmes de vaccination, de pulvérisation de moustiques et d'autres efforts de lutte contre les maladies dans les zones qui en ont le plus besoin, peut-être en empêchant une épidémie avant qu'elle ne se produise.»
Les épidémies sont causées par une variété ahurissante de facteurs.
Par exemple, pour les espèces de moustiques qui sont porteuses du paludisme dans la zone d'étude de Welch, un hotspot épidémique aurait des bassins d'eau stagnante où les moustiques adultes pourraient déposer leurs œufs pour devenir de nouveaux adultes. Il peut s'agir de flaques d'eau persistantes sur un sol dense et argileux après de fortes pluies, des marécages situés à proximité ou même des seaux remplis de pluie habituellement laissés à l'extérieur par les villageois. Un point chaud du paludisme serait plus chaud que 18 ° C, car par temps plus froid, le parasite «plasmodium» unicellulaire qui cause le paludisme opère trop lentement pour passer par son cycle d'infection avant la mort du moustique hôte. Mais le temps ne doit pas être trop chaud, sinon les moustiques devraient se cacher à l'ombre. L'humidité doit osciller entre 55% et 75%, ce dont ces moustiques ont besoin pour survivre. De préférence, il y aurait du bétail ou d’autres animaux dans la zone de vol des moustiques de 1 km, car ces ravageurs préfèrent en fait se nourrir du sang des animaux.
Si toutes ces conditions coïncident, attention!
La documentation de certains de ces facteurs, tels que le type de sol et les habitudes locales de sortie du godet, nécessite un travail de base initial de la part des chercheurs sur le terrain, note Welch. Ces informations sont connectées à un système de cartographie informatisé appelé base de données des systèmes d'information géographique (SIG). Un travail sur le terrain est également nécessaire pour caractériser le comportement des espèces locales de moustiques. Est-ce que ça mord les gens à l'intérieur ou à l'extérieur ou les deux? D'autres facteurs, comme l'emplacement des pâturages pour le bétail et des habitations humaines, sont entrés dans la carte SIG sur la base d'images satellite à ultra-haute résolution provenant de satellites commerciaux comme Ikonos et QuickBird, qui peuvent repérer des objets au sol aussi petits que 80 cm de diamètre. Ensuite, des variables à l'échelle de la région comme la température, les précipitations, les types de végétation et l'humidité du sol sont dérivées de données satellites à résolution moyenne, telles que Landsat 7 ou le capteur MODIS du satellite Terra de la NASA. (MODIS signifie Spectromètre imageur à résolution modérée.)
Les scientifiques introduisent toutes ces informations dans une simulation informatique qui s'exécute sur une carte numérique du paysage. Des algorithmes mathématiques sophistiqués tiennent compte de tous ces facteurs et émettent une estimation du risque d'épidémie.
La validité fondamentale de cette approche pour estimer le risque de maladie a été confirmée par des études antérieures. Un groupe de l'Université du Nevada et du Desert Research Institute ont pu «prédire» les taux historiques d'infection des cervidés par le virus Sin Nombre avec une précision allant jusqu'à 80%, en se basant uniquement sur le type et la densité de la végétation, l'élévation et la pente du les caractéristiques terrestres et hydrologiques, toutes dérivées de données satellitaires et de cartes SIG. Une étude conjointe NASA Ames / Université de Californie à Davis a atteint un taux de réussite de 90% dans l'identification des rizières du centre de la Californie qui reproduiraient un grand nombre de moustiques et lesquelles se reproduiraient moins, sur la base des données Landsat. Un autre projet Ames a prédit 79% des villages à moustiques élevés dans la région du Chiapas au Mexique sur la base des caractéristiques du paysage vues sur les images satellites.
Des prédictions parfaites ne seront probablement jamais possibles. Comme le temps, le phénomène de la maladie humaine est trop compliqué. Mais ces résultats encourageants suggèrent que des estimations des risques raisonnablement précises peuvent être obtenues en combinant un travail de terrain à l'ancienne avec les plus récentes technologies satellitaires.
«Toutes les pièces nécessaires du puzzle sont là», dit Welch, offrant l'espoir que bientôt les épidémies qui semblent venir «de nulle part» surprendront beaucoup moins souvent les gens.
Source d'origine: NASA Science Story
