Evaluation des syst`emes d’intelligence ´epid´emiologique appliqu´es `a la d´etection pr´ecoce des maladies infectieuses au niveau mondial. Philippe Barboza To cite this version: Philippe Barboza. Evaluation des syst`emes d’intelligence ´epid´emiologique appliqu´es `a la d´etectionpr´ecocedesmaladiesinfectieusesauniveaumondial.. Sant´epubliqueet´epid´emiologie. Universit´e Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. Fran¸cais. <NNT : 2014PA066529>. <tel- 01133801> HAL Id: tel-01133801 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01133801 Submitted on 20 Mar 2015 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destin´ee au d´epˆot et `a la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publi´es ou non, lished or not. 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Le Pr Gilles BRÜCKER Examinateur M. le Pr Pierre-Yves BOËLLE Examinateur M. le Pr Philippe GUERIN Examinateur A mes Parents A ma sœur et mon frère Remerciements A mon Directeur de thèse, le Pr Pascal Astagneau, pour m’avoir conduit à travers cet exercice long et périlleux. Aux membres de mon jury, qui ont accepté de juger mon travail. A Laetitia, Guy, Thierry et Marc qui ont intrigué pour le faire sauter le pas, tout vient à point à qui sait attendre. A Laetitia pour son aide précieuse durant tout le processus et sa relecture du manuscrit. A tous les autres qui m’ont soutenu et encouragé, la liste est trop longue mais ils se reconnaîtront Table des matières RESUME DE LA THESE ................................................................................................................................ 1 ENGLISH SUMMARY .................................................................................................................................. 3 ARTICLES ............................................................................................................................................... 5 Article - 1 ................................................................................................................................................... 6 Article - 2 ................................................................................................................................................. 15 ACRONYMES ..........................................................................................................................................24 I. INTRODUCTION ...............................................................................................................................25 I.1 Contexte ....................................................................................................................................... 25 I.2 Limite de la surveillance épidémiologique conventionnelle ................................................................ 26 I.3 Sources alternatives d’information .................................................................................................. 26 I.4 Intelligence Epidémiologique .......................................................................................................... 28 I.4.1 Terminologie .............................................................................................................................. 28 I.4.2 Principes .................................................................................................................................... 28 I.4.3 Concepts et définitions ............................................................................................................... 28 I.4.4 Processus de l’intelligence épidémiologique.................................................................................. 30 I.4.5 Sources d’information de la surveillance électronique ................................................................... 32 I.4.6 Les étapes du processus de l’intelligence épidémiologique ............................................................ 34 I.5 Hypothèse ..................................................................................................................................... 36 I.6 Objectifs ....................................................................................................................................... 37 I.6.1 Objectif Principal ........................................................................................................................ 37 I.6.2 Objectifs spécifiques ................................................................................................................... 37 II. MATERIEL ET METHODE ....................................................................................................................38 II.1 Organisation .................................................................................................................................. 38 II.2 Fonctionnement des systèmes de biosurveillance (Article A) ............................................................. 38 II.2.1 Définition ............................................................................................................................... 38 II.2.2 Principes ................................................................................................................................ 38 II.2.3 Le recueil des informations ..................................................................................................... 39 II.2.4 Traitement des informations ................................................................................................... 39 II.2.5 Ontologie ............................................................................................................................... 39 II.2.6 Extraction des évènements ..................................................................................................... 40 II.2.7 Le Dé-doublonnage ................................................................................................................ 40 II.2.8 Analyse .................................................................................................................................. 40 II.2.9 Dissémination de l’information ................................................................................................. 40 II.3 Choix des systèmes de biosurveillance ............................................................................................ 41 II.3.1 Le Projet EAR ......................................................................................................................... 42 II.3.2 Caractéristiques des systèmes de biosurveillance ...................................................................... 42 II.4 Les indicateurs .............................................................................................................................. 43 II.4.1 Revue de la Littérature ........................................................................................................... 43 II.4.2 Indicateurs de la surveillance des maladies transmissibles ........................................................ 44 II.4.3 Indicateurs de résultats .......................................................................................................... 44 II.5 Stratégies d’intelligence épidémiologique......................................................................................... 47 II.5.1 Diversité des stratégies ........................................................................................................... 47 II.5.2 Impact des stratégies d’intelligence épidémiologique ................................................................ 47 II.6 Evaluation systèmes de biosurveillance (article 1) ............................................................................ 48 II.7 facteurs détection évènements infectieux (article 2) ......................................................................... 48 II.8 réactivité détection et sensibilité systèmes (non-publiées) ................................................................ 49 III. RESULTATS .....................................................................................................................................50 III.1 Stratégies d’intelligence épidémiologique et impacts ........................................................................ 50 III.1.1 Diversité des stratégies ........................................................................................................... 50 III.1.2 Impact de la stratégies et des objectifs .................................................................................... 53 III.2 Evaluation des systèmes de biosurveillance (article 1) ...................................................................... 59 III.3 Facteurs de détection des évènements infectieux (Article 2) ............................................................. 60 III.4 réactivité détection et sensibilité systèmes (non-publiées) ................................................................ 60 IV. DISCUSSION ...................................................................................................................................64 IV.1 Résultats ....................................................................................................................................... 64 IV.1.1 Synthèse des résultats ............................................................................................................ 64 IV.1.2 Sensibilités ............................................................................................................................. 65 IV.1.3 Valeurs prédictives positives .................................................................................................... 66 IV.1.4 Facteurs influençant la détection : ........................................................................................... 66 IV.1.5 Réactivité de détection ........................................................................................................... 68 IV.1.6 Complémentarité des systèmes ............................................................................................... 69 IV.1.7 Rôle de l’intelligence épidémiologique ...................................................................................... 69 IV.1.8 Délais survenue de l’évènement et de la détection.................................................................... 69 IV.2 Avantages de la méthode : une démarche progressive ..................................................................... 71 IV.3 Application pratique: Le projet EAR ................................................................................................. 71 IV.4 Limites de l’étude .......................................................................................................................... 72 IV.4.1 Gold-Standard ........................................................................................................................ 72 IV.4.2 Risques sanitaires et champ géographique ............................................................................... 74 IV.5 Limites de l’utilisation des sources informelles ................................................................................. 74 IV.5.1 Réseau sociaux et surveillance participative ............................................................................. 74 IV.5.2 Accès à l’information brute ...................................................................................................... 75 V. CONCLUSION ET PERSPECTIVES ..........................................................................................................77 ANNEXE 1 – ARTICLE A...........................................................................................................................80 ANNEXE 2 – ARTICLE B...........................................................................................................................88 ANNEXE 3 - PRINCIPAUX SYSTEMES DE BIOSURVEILLANCE ............................................................................98 ANNEXE 4 - LA VEILLE INTERNATIONALE A L’INVS .................................................................................... 106 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................. 110 Tables des illustrations Figures Figure 1 – Concepts surveillance des indicateurs, surveillance des évènements et intelligence épidémiologique (adapté de l’OMS 21) .................................................................................................................... 30 Figure 2 – Etapes du processus l’intelligence épidémiologique ......................................................................... 31 Figure 3 – Volume mensuel d’information échangé sur Internet 1990-2010* .................................................... 35 Figure 4 – Evènements rapportés par l’OMS en 2012, Disease Outbreak News ................................................. 56 Figure 5 – Evènements rapportés par EpiSouth dans l’e-WEB en 2012 ............................................................. 56 Figure 6 – Evènements rapportés par l’ECDC dans le CDTR en 2012 ................................................................ 57 Figure 7 – Evènements rapportés par l’InVS dans le BHI en 2012 .................................................................... 57 Figure 8 – Délais entre la détection d’un signal par un système et sa détection par la Veille Internationale de l’InVS .......................................................................................................................................... 62 Figure 9 – Répartition des utilisateurs d’Internet rapporté à 100 habitants, 2012 (données brutes CIA) ............. 76 Figure 10 – La liberté de la presse dans le monde, source Reporters sans Frontières 91 .................................... 76 Figure 11 – Portail d’Argus ............................................................................................................................ 98 Figure 12 – Exemple de rapport publié par Argus ........................................................................................... 98 Figure 13 – Portail BioCaster ......................................................................................................................... 99 Figure 14 – Exemple de rapport publié BioCaster ............................................................................................ 99 Figure 15 – Portail Gphin ............................................................................................................................ 100 Figure 16 – Exemple de rapport publié par Gphin ......................................................................................... 100 Figure 17 – Portail HealthMap ..................................................................................................................... 101 Figure 18 – Exemple de rapport HealthMap .................................................................................................. 101 Figure 19 – Portail MedISys......................................................................................................................... 102 Figure 20 – MedISys, sélection par pathologie .............................................................................................. 102 Figure 21 – Portail ProMED-mail .................................................................................................................. 103 Figure 22 – Exemple de rapport ProMED ...................................................................................................... 103 Figure 23 – PULS : exemple de traitement des informations de MedISys par PULS ......................................... 104 Figure 24 – Interactions simplifiées entre systèmes de biosurveillance (Source EAR) 51 ................................... 105 Figure 25 – Zones prioritaires définies pour la Veille Internationale de l’InVS .................................................. 109 Tableaux Tableau 1 – Exemple de réseaux de surveillance et d’alerte potentiellement considérés comme des sources officielles dans le cadre de l’intelligence épidémiologique ............................................................. 33 Tableau 2 – Exemples de sources informelles ................................................................................................. 34 Tableau 3 – Systèmes de biosurveillance en 2010 .......................................................................................... 41 Tableau 4 - Participants au projet EAR ........................................................................................................... 42 Tableau 5 - Principales caractéristiques des systèmes de biosurveillance inclus dans l’étude, bilan réalisé en 2010 ................................................................................................................................................ 43 Tableau 6 - Principaux indicateurs d’évaluation des systèmes de surveillance des maladies infectieuses et leur application à l’évaluation de l’intelligence épidémiologie et des systèmes de biosurveillance. .......... 46 Tableau 7 – Définitions des indicateurs et des mesures de réactivité ............................................................... 49 Tableau 8 - Domaines couverts en routine par les unités d’intelligence épidémiologique des institutions participant au projet EAR en 2010 (n=10) ................................................................................................... 51 Tableau 9 – Utilisation des systèmes de biosurveillance par les utilisateurs, Projet EAR 2010 (n=10) ................. 51 Tableau 10 – Processus d’intelligence épidémiologique, institutions participants au projet EAR en 2010 (n =10) 52 Tableau 11 – Caractéristiques des activités d’intelligence épidémiologique OMS, ECDC, EpiSouth et InVS. ......... 53 Tableau 12 – Caractéristiques des supports de rétro-information élaborés dans le cadre de l’intelligence épidémiologique par l’OMS, l’ECDC, EpiSouth et l’InVS en 2012. ................................................... 54 Tableau 13 – Pathologies rapportées dans les supports de rétro information l’intelligence épidémiologique dans par l’OMS, l’ECDC, EpiSouth et l’InVS en 2012. ............................................................................ 55 Tableau 14 – Sensibilité des systèmes de biosurveillance vis-à-vis de l’équipe de la Veille internationale de l’InVS (n =73) ..................................................................................................................................... 61 Tableau 15 – Délais entre la détection d’un signal par un système et sa détection par la Vielle Internationale de l’InVS, sa publication et sa date de survenue (n = 73 évènements). ............................................. 61 Tableau 16 – Français inscrits au registre mondial au 31/12/2011 (source : MAE ) ......................................... 106 Tableau 17 – Immigrés par pays de naissance, recensement 2009 (source : adapté de INSEE) ....................... 106 Tableau 18 – Evolution simplifiée de l’utilisation des systèmes experts dans le cadre de la veille internationale effectuée par le département international de l’InVS .................................................................. 107 Tableau 19 – Critères de sélection des signaux dans le cadre de la Veille internationale mise en œuvre par le Département International de l’InVS ......................................................................................... 108 Tableau 20 – Exemples d’utilisation des critères ........................................................................................... 108 P age | 1 R ESUME DE LA THESE En dépit des avancées technologiques et scientifiques, le risque posé par les maladies émergentes demeure majeur. Bien qu’efficaces, les systèmes d’alerte précoce traditionnels, basés sur la détection et la notification par des professionnels ou des structures de santé, ont montré leurs limites. Les données produites par ces systèmes, répondent à des objectifs, des procédures et des contraintes spécifiques et ne sont pas toujours transmises dans un délai compatible avec la mise en œuvre rapide des mesures de contrôle adéquates. A partir des années 1990, le développement exponentiel d’Internet a permis l’accès à des sources alternatives d’information qui ne sont pas soumis à ces contraintes : les sources informelles. L’intelligence épidémiologique et la surveillance des évènements ont été mises en œuvre par les institutions de santé publique pour permettre l’exploitation de cette nouvelle source de données. En parallèle, des outils appelés systèmes de biosurveillance, ont été développés pour permettre le traitement de ce volume considérable d’information. Si, la surveillance épidémiologique traditionnelle est largement décrite dans la littérature scientifique, l’intelligence épidémiologique et la surveillance des évènements sont des concepts relativement nouveaux pour lesquels il n’existe pas de définition standardisée ni de procédures d’évaluation. L’évaluation combinée des performances des principaux systèmes de biosurveillance comparées à un même standard n’avait jamais été réalisée. Notre objectif était donc d’évaluer, les performances des systèmes de biosurveillance utilisés pour la détection précoce des risques sanitaires dans le cadre de l’intelligence épidémiologique, et ce du point de vue des utilisateurs. Tout d’abord, nous avons pu définir une méthodologie adaptée à l’évaluation des systèmes de biosurveillance. Afin d’identifier les indicateurs les plus pertinents du point de vue des utilisateurs, nous avons réalisé un état des lieux des stratégies d’intelligence épidémiologique utilisées par les principaux acteurs internationaux. Nous avons ainsi documenté la diversité des objectifs, des stratégies et des moyens dédiés à d’intelligence épidémiologique, ainsi que leur influence sur le nombre et la nature des évènements détectés et rapportés par ces institutions. Nous avons documenté, du point de vue des utilisateurs, les performances de sept des principaux systèmes de biosurveillance. Tout d’abord une évaluation qualitative des performances de ces sept systèmes de biosurveillance a été menée auprès des institutions participant au projet Early Alerting and Reporting (EAR). Si, la réactivité et la sensibilité ont été notées avec des scores élevés, des faiblesses en termes de représentativité, d'exhaustivité et de flexibilité ont été rapportées. Ces résultats ont été corroborés par l'analyse quantitative effectuée sur des signaux potentiellement liés à des épisodes d’influenza A/H5N1. Le taux de détection des systèmes individuels variait de 31% à 38%, alors que les valeurs prédictives positives variaient de 3% à 24%. La sensibilité des systèmes variait de 38% à 72% mais elle augmentait à 93% lorsque le système virtuel combiné (intégrant le meilleur résultat des sept systèmes) était considéré, illustrant clairement les complémentarités entre les systèmes. Le délai moyen entre la détection des épisodes A/H5N1 par les systèmes et leur notification officielle par l'OMS et l'OIE était de 10,2 jours (IC 95%: 6,7 - 13,8) confirmant la valeur ajoutée de l’utilisation des sources informelles pour la détection précoce des alertes sanitaires et les performances des systèmes de biosurveillance dans ce domaine. P age | 2 Une seconde étude a permis d’explorer les facteurs influençant la détection. Si aucune différence significative n’a été observée en matière de détection brute, la sensibilité intrinsèque des systèmes variait de 43 % à 71 % (p = 0,001). De plus, après ajustement pour les autres variables, la sensibilité intrinsèque était significativement associée : aux systèmes, au type de modération, à la langue, à la région d’occurrence et au type de maladie infectieuse. Si tous les systèmes ont montré des performances de détection similaire après ajustement sur les autres variables, les systèmes intégrant une modération humaine ont démontré une sensibilité intrinsèque 53% supérieure à celle des systèmes automatisés (p < 0,001). Cette étude a confirmé que les capacités de détection des maladies infectieuses des systèmes sont synergiques. En dépit des limites, nos travaux ont permis de documenter la complémentarité des systèmes de biosurveillance et d’identifier la meilleure stratégie pour permettre une optimisation de leur utilisation : l’intégration de ces systèmes dans un outil unique. Au-delà de la démarche académique, nos travaux ont déjà eu des implications pratiques, puisqu’un tel outil est en cours de développement. Au-delà de l’utilisation des outils, c’est bien le concept même de l’intelligence épidémiologique qui a pu être documenté par nos travaux. Ils ont permis de démontrer l’intérêt de l’utilisation des sources informelles pour la détection précoce des évènements sanitaires d’un point de vue pratique en prenant en compte le point de vue des utilisateurs (les institutions de santé publique). Nos travaux ouvrent de nouveaux champs d’investigations dont les applications pourraient être importantes pour les utilisateurs comme pour les systèmes. Les maladies infectieuses, les questions environnementales, et les menaces bioterroristes potentielles continueront de poser des menaces considérables pour la sécurité sanitaire mondiale. Dans ce contexte, les systèmes de détection et d’alerte précoce sont essentiels. Pour les renforcer, l’expertise des institutions de santé publique et des systèmes de biosurveillance devrait être mise en commun, en optimisant les ressources disponibles afin de renforcer la sécurité sanitaire mondiale. Mots-clés : Intelligence épidémiologique; surveillance des évènements; évaluation; détection des risques; détection des menaces; alerte précoce; détection précoce.