Covid-19: quantifier la transmission par aérosols du virus par la concentration en CO2

Publié par Redbran le 05/12/2022 à 13:00
Source: CNRS INP
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Des scientifiques ont établi une relation quantitative entre le risque de transmission virale et la concentration en CO2 dans une formule simple qui peut aider concrètement à l'élaboration de politiques publiques préventives efficaces.


© Pixabay

Dès juin 2020, les scientifiques étaient majoritairement tombés d'accord: le virus SARS-CoV-2 se transmet de façon dominante par voie aérienne, sous la forme d'aérosols transportés par les courants d'air. Dès lors, le port du masque est devenu une évidence, et a conduit de nombreux pays à prendre des mesures d'obligation dans ce domaine, qui se sont d'abord appliquées sans nuances: il suffit de se rappeler les premiers temps du déconfinement, quand le port du masque était obligatoire en intérieur comme en extérieur. Depuis, les politiques publiques se sont assouplies, non seulement du fait de la progression de l' immunité globale apportée notamment par les vaccins, mais aussi car l'acceptabilité sociale du masque a chuté.

Dès lors, et compte tenu de ce que la pandémie est loin d'être terminée, il reste pertinent de quantifier aussi précisément que possible les conditions environnementales et sociales dans lesquelles les virus à transmission aéroportée, dont le SARS-Cov-2, peuvent se transmettre avec efficacité, afin de pouvoir prendre les mesures proportionnées impactant de façon minimale la vie quotidienne des citoyens.

Dans une étude expérimentale et théorique, initiée par une demande d'expertise émise par le Conseil National des Centres Commerciaux, des physiciennes et des physiciens du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) de l'ENS de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) (LPENS, CNRS/ENS/Sorbonne Univ./Univ. Paris Cité) ont montré que le risque de transmission du virus dans une assemblée de personnes peut être estimé quantitativement avec une grande fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée...) en suivant le taux de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) (CO2). L'idée de suivre le taux de CO2 d'une pièce pour alerter sur la nécessité d'une aération a certes été déjà largement évoquée et mise en oeuvre, mais au-delà de l'évolution qualitativement similaire du taux de CO2 et de la concentration en aérosols infectieux, le lien quantitatif entre ces deux paramètres manquait. Or il ressort de cette étude que le lien n'est pas seulement qualitatif, il est également complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) quantitatif, le rapport des concentrations en virus entre l'air exhalé par une personne et l'air inhalé par une autre personne, et celui en CO2 étant identiques.

Ce résultat est loin d'être évident, car on compare là le comportement d'une molécule à des gouttelettes contaminantes qui en contiennent environ 1014 ! Il tient au fait que d'une part les mouvements d'air dans une pièce, largement turbulents et chaotiques, sont responsables de la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) de l'air expiré par quelqu'un, et que d'autre part, les gouttelettes émises évaporent très rapidement une grande part de leur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et se stabilisent à des tailles de l'ordre de quelques micromètres, suffisamment petites pour être transportées elles aussi de façon passive dans les mouvements d'air habituels.

Le résultat principal de l'étude, l'évolution identique des dilutions des aérosols et du CO2, a été obtenu par des mesures expérimentales réalisées en soufflerie, où le gaz carbonique et des gouttelettes d'huile sont introduits en amont d'un courant turbulent (Le HMS Turbulent (n° de coque : S 87) est un bâtiment de la classe Trafalgar de sept...) contrôlé et analysés par prélèvement à différentes distances en aval.

Les chercheurs expliquent ce résultat par le fait que le temps caractéristique dont a besoin une gouttelette virale pour changer sa vitesse (On distingue :) (si les forces s'exerçant sur elle changent) est très petit devant le temps typique d'évolution de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...): dans ce cas, elle peut toujours adapter sa vitesse à celle de l'air turbulent ambiant et, bien que beaucoup plus lourde, est transportée comme le CO2 environnant. Cette évolution quantitativement parallèle a permis aux chercheurs de l'étude de montrer que le risque de transmission virale par aérosol (Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique...) (le R0 popularisé par les médias), une fois exprimé en fonction de la concentration en CO2, ne dépend plus du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'occupants d'une pièce ni de son volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...). La simplicité de l'expression obtenue permet son application effective dans des espaces recevant du public, par des préconisations évolutives et graduées (ventilation renforcée, purification active de l'air,port du masque obligatoire) selon les taux de dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) mesurés in situ. Ces résultats sont publiés dans la revue PNAS Nexus.

Référence:
Risk assessment for long and short range airborne transmission of SARS-CoV-2, indoors and outdoors,
Florian Poydenot, Ismael Abdourahamane, Elsa Caplain, Samuel Der, Jacques Haiech, Antoine Jallon, Inés Khoutami, Amir Loucif, Emil Marinov, Bruno Andreotti,
PNAS Nexus, publié le 6 octobre 2022.
Doi: 10.1093/pnasnexus/pgac223
Archives ouvertes: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03213146
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