07.07.2020

Expected impact of reopening schools after lockdown on COVID-19 epidemic in Île-de-France.

Modelization InfectiologyLockdown
Di Domenico L et al
Pre-prints
This article is currently being translated into English, in the meantime you will find below its French version.

Main result

Le nombre de reproduction est estimé pendant le confinement à 0.53 [0.49, 0.58] (intervalle de confiance à 95 %) à partir de la méthode de la next-generation matrix. Le nombre de reproduction avant confinement avait été estimé à 3 [2.8, 3.2] dans de précédents travaux.

Sous l’hypothèse d’une ouverture des écoles maternelles et élementaires au 11 mai, le modèle projette au 1er août un nombre de cas confirmés 2 à 3,2 fois supérieur à celui prédit dans le cas d’un maintien de la fermeture des écoles. L’épidémie resterait cependant sous contrôle, avec une occupation maximale de 65 % [54,76] % des services de soins intensifs. La situation épidémique resterait sous contrôle avec une ouverture supplémentaire des collèges et lycées le 8 juin.

Sur l’ensemble des précédents scénarios et pour l’ensemble des paramètres d’infectiosité des enfants, l’augmentation maximale des cas serait de 4,5 à 5,5 fois supérieure au début de l’été par rapport au scénario de référence, entraînant une occupation des services de soins intensifs maximale de 77 % [62 - 87] % à 138 % [118 - 159] % en fonction de l’infectiosité des enfants.

Pour une réouverture de toutes les écoles le 11 mai, le modèle projette une seconde vague similaire à la première. Cependant, cette situation pourrait être contrôlée via un protocole d’accueil limité à 50% des élèves. L’occupation maximale des services de soins intensifs attendrait alors 61 % [50 - 69]%.

Pour chacun des scénarios, l’impact de la réouverture ne serait visible qu’après un certain délai. Sur tous les scénarios permettant le contrôle de l’épidémie, le maximum de cas prédits par jour est de 1000. Enfin, il est important de noter que les résultats sont fortement dépendants du taux d’isolement des cas contaminés. Les études de sensibilité montrent que ce paramètre réduit à 25 % au lieu de 50 % donne lieu à une deuxième vague pour tous les scénarios, même celui de référence.

Takeaways

A partir des simulations d’un modèle de propagation dans les deux mois suivant le 11 mai, les auteurs concluent qu’une réouverture des écoles entraînerait une augmentation conséquente des cas, même sous l’hypothèse d’une infectiosité faible des enfants. Toutefois, certains protocoles de réouverture permettraient de contenir la propagation et la saturation des services de soins intensifs.

Strength of evidence Undetermined

Cette étude combine plusieurs points forts, en abordant des questions toujours d’actualité aujourd’hui concernant l’impact de la réouverture des écoles et les différences de susceptibilité et d’infectiosité liées à l’âge. En utilisant des matrices de contact, les auteurs modélisent et comparent plusieurs protocoles de réouverture des écoles. Ces projections sont faites sous plusieurs hypothèses d’infectiosité des enfants. Enfin le modèle intègre les stades d’hospitalisation, permettant de prédire l’impact des différentes potentielles interventions gouvernementales sur l’occupation des services hospitaliers.

En ce qui concerne le choix des valeurs des paramètres, les sources de la littérature sont toutes précisées mais les méthodes d’apprentissage ou de calibration de certains paramètres ne sont pas détaillées. De plus, le code pour la calibration et les simulations du modèle n'est pas partagé.

Les résultats sont amplement détaillés et illustrés. Quelques études de sensibilité sont faites, concernant le nombre de reproduction et le pourcentage de tests et d’isolement des cas.

Objectives

L’objectif de l’étude est de prédire l’impact de la réouverture des écoles (maternelles, élémentaires , collèges, lycées) sur la propagation du virus en Île-de-France à partir du 11 mai. Plusieurs scénarios sont comparés : maintien de la fermeture, réouverture partielle, réouverture progressive, réouverture complète. L’article aborde la question de l’incertitude sur la susceptibilité et l’infectiosité en fonction de la classe d’âge et plusieurs paramètres sont testés.

Method

- Modèle : Un modèle à compartiments, stochastique, est utilisé pour simuler la propagation du virus. Il s’agit d’un modèle SEIRD intégrant des compartiments supplémentaires pour les hospitalisations et les admissions en soins intensifs. Deux stades sont également distingués au sein des individus infectés : une première phase prodromique suivie d’une phase de développement de la maladie se déclinant en différents profils possibles (asymptomatique, paucisymptomatique, symptômes légers, symptômes sévères).

- Calibration des paramètres du modèle : Les paramètres liés à l’hospitalisation sont appris ou calibrés sur les données hospitalières de l’APHP avant le confinement et sur la période du 8 au 28 avril. Les durées au sein des compartiments relatifs à l’hospitalisation sont modélisées par des lois gamma ou exponentielles. Les autres paramètres du modèle proviennent de la littérature ou de l’Institut Supérieur de Santé italien.

- Segmentation par âge et modélisation des différentes stratégies : Le modèle est segmenté par classes d’âge : 0 à 11 ans (maternelle et élementaire), 11 à 19 ans (collège et lycée), 19 à 65 ans (population active) et 65 ans et plus (seniors). Les taux de contact entre différents groupes d’âge en fonction du lieu de rencontre (maison, travail, école, etc.) sont donnés par des matrices de contact estimées en France en 2012 (Béraud et al, 2015). Les différents scénarios peuvent être directement modélisés par la modification des taux de contact en fonction du groupe d’âge et du lieu de rencontre.

Quatre types de scénarios sont testés :

- scénario de référence (confinement, mesures de tests et d’isolation des cas, maintien de la fermeture des écoles)

- réouverture des écoles maternelles et élementaires le 11 mai

- réouverture des écoles maternelles et élementaires le 11 mai et réouverture des collèges et lycées le 9 juin

- réouverture de toutes les écoles le 11 mai

Pour chacun des scénarios de réouverture d’écoles, quatre protocoles sont testés (complet et immédiat, complet et progressif, partiel et immédiat, partiel et progressif).

A partir de la littérature, plusieurs hypothèses sont faites concernant la relative susceptibilité et infectiosité des enfants et adolescents par rapport aux adultes.

Les enfants sont considérés comme aussi susceptibles au virus que les adultes. Toutefois, ils ne peuvent être qu’asymptomatiques ou pauci-symptomatiques.

Les adolescents ont une infectiosité réduite équivalente à celle des adultes en l’absence de symptômes.

Pour les enfants, plusieurs valeurs d’infectiosité relative sont testées, permettant d’explorer l’hypothèse selon laquelle ils seraient une source d’infection plus faible. Le modèle est simulé sur 250 itérations stochastiques pour chaque scénario.

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