Derrière les chiffres : l’immunité collective contre le coronavirus, infinie illusion ?

Chaque semaine, Derrière les chiffres décrypte les informations liées à la pandémie de Covid-19. Ce vendredi, avec l’épidémiologiste Simon Dellicour (ULB), nous revenons sur le concept d’immunité collective. Pourquoi évolue-t-il ? Est-elle impossible à atteindre ? S’éloigne-t-elle comme la ligne d’horizon, à mesure que l’on avance ?

Enrayer une épidémie

Comment réduire la circulation d’un virus et enrayer une épidémie ? Soit on limite taux de contacts à risque entre les individus (lockdown, distance physique, masques, aération, limitation de regroupements), soit on "retire"" un maximum de personnes de la chaîne de transmissions. On peut aussi faire les deux, lorsqu’il n’est pas possible de retirer suffisamment de monde de la chaîne de transmissions. Une personne est "retirée" de cette chaîne si elle est immunisée contre le virus. Il y a deux façons en pratique d’être immunisé : suite à une infection naturelle ou via la vaccination.

En 2020, on a agi sur les interactions entre les personnes, car on n’avait guère d’autre solution. Plus personne n’a envie de vivre la même situation, très contraignante. Dans ce contexte, on a souvent brandi le Graal de l’immunité collective, comme quelque chose qui serait libérateur : "Enfin, on serait tranquilles…"

Le concept de l’immunité collective

L’immunité collective, c’est le pourcentage théorique de la population immunisée à partir duquel une personne infectée va en moyenne infecter moins d’une autre personne, et ce en l’absence de mesures d’intervention et de contrôle de l’épidémie.

Cela correspond donc à une situation où le fameux Rt, le taux de reproduction effectif du virus, passe sous la valeur seuil de 1, sans que des mesures de restriction du taux de contact soient mises en place.

Soit la formule pI (proportion de personnes à immuniser) = 1 – (1/R0).

Objectif réaliste ou ligne d’horizon inatteignable ?

Tout le problème est que cette immunité collective n’est pas une valeur fixe. Elle dépend de l’évolution des variables, comme par exemple le taux de reproduction de base du virus, qui peut évoluer avec l’apparition de nouveaux variants plus transmissibles.

Pour les variants du virus qui ont initialement envahi l’Europe en 2020, on estimait que le taux de reproduction de base R0 était environ égal ou un peu supérieur à 3. Si on injecte cette valeur dans l’équation reprise ci-dessus, on arrive à une immunité collective d’environ 70%. Selon ce calcul, il aurait alors fallu avoir plus de 70% de la population immunisée, suite à une infection naturelle ou via la vaccination, pour atteindre le seuil théorique de l’immunité collective.

Fin 2020, les résultats des phases 3 des essais cliniques des vaccins mis au point par les firmes Pfizer-BioNTech et Moderna affichaient des résultats d’efficacité vaccinale pour prévenir le développement de la maladie de l’ordre de 95%.

Sur base de telles données, à savoir un taux de reproduction de base aux alentours de 3 (une personne en contamine en moyenne 3 en l’absence d’intervention et dans une population non immunisée) et une efficacité vaccinale de 95%, ambitionner d’atteindre une telle immunité de groupe semblait être un objectif a priori atteignable.

Mais…

L’émergence et ensuite à l’invasion de variants plus transmissibles est cependant venue assombrir cet horizon. En particulier le variant Delta (ex-indien), détecté aujourd’hui dans plus de 99% des tests positifs analysés par la plateforme de surveillance génomique, vient compliquer les choses pour deux raisons. Premièrement, plusieurs études estiment qu’il est plus transmissible que le variant Alpha (ex-britannique), lui-même estimé comme étant plus transmissible que les variants précédents.

De combien plus transmissible ? Les estimations varient mais il est par exemple avancé que son taux de reproduction de base pourrait être augmenté de 100% par rapport aux variants responsables des première et deuxième vagues chez nous. Cela donnerait un R0 égal à 6, au lieu de 3.

Si on part de cette hypothèse (mais attention, les estimations ne sont pas précises), un taux de reproduction de base d’une valeur de 6 amène le seuil théorique de l’immunité collective à une proportion de plus de 80% de la population qui doit être immunisée.

Deuxièmement, si l’impact de ce variant sur la protection conférée par les vaccins contre le risque de formes sévères de la maladie et d’hospitalisation semble modéré, il n’en va pas nécessairement de même vis-à-vis de la protection face aux infections et aux formes symptomatiques de la maladie. Autrement dit, X% de personnes vaccinées ne sont pas X% de personnes immunisées. Les personnes vaccinées peuvent encore être des maillons de la chaîne de la transmission.

Combinés, ces deux facteurs font reculer le pourcentage de personnes devant être vaccinées ou immunisées naturellement pour atteindre le seuil théorique de l’immunité collective. Ce concept semble donc de plus en plus comme une ligne d’horizon, reculer à mesure que l’on avance.

En pratique, est-ce un problème ?

Dans l’absolu, c’est une autre manière d’illustrer que l’émergence et la dominance d’un nouveau variant tel que Delta vient compliquer la situation de par sa plus grande transmissibilité mais aussi l’échappement immunitaire partiel auquel il est associé. Même s’il est très difficile de le quantifier, ce variant réduit donc très certainement l’impact des campagnes de vaccination sur la circulation du virus.

Cela ne veut pas dire que ces campagnes n’ont pas d’impact sur la circulation mais que cela aurait été plus efficace avec les anciens variants. L’immunité collective est ici liée à un seuil théorique calculé sur base de l’hypothèse d’une population homogène, et le variant Delta repousse très clairement un peu plus loin ce seuil théorique.

Dans les faits, cela illustre surtout que les campagnes de vaccinations auront du mal à endiguer à elles seules la circulation du virus. Si cela se confirme, cela ne veut bien sûr pas dire pour autant que ces campagnes ne remplissent pas une de leurs fonctions premières qui est et reste de limiter un maximum le développement de formes graves de la maladie et le risque d’hospitalisation pouvant mener à des surcharges hospitalières.

Bonus track : apprends à calculer toi-même

Pour arriver à calculer le seuil théorique d’immunité collective, quelques notions de base sont nécessaires. Concentrez-vous un instant mais n’ayez pas peur. Bienvenue dans les formules d’épidémiologie.

On part d’abord d’une formule définissant le taux de reproduction effectif du virus (Rt), c’est-à-dire le taux de reproduction du virus qui peut être impacté par la mise en œuvre de mesures d’intervention et de contrôle de l’épidémie ainsi que par la proportion de personnes immunisées.

Pour cela, il faut soustraire du chiffre 1 la réduction relative du taux de transmission due à ces mesures (définie par le paramètre pC), et multiplier le résultat par la proportion de personnes immunisées (pI) également déduite de 1, et enfin, multiplier le tout par le taux de reproduction de base du virus (R0) (c’est-à-dire le taux de reproduction du virus dans une population 100% susceptible d’être infectée par le virus, et en l’absence de mesures).

Le taux de reproduction effectif du virus Rt peut donc, dans une population homogène, être défini à l’aide de la formule suivante :

Rt = (1 – réduction du taux de transmission pC) x (1 – proportion de personnes immunisées pI) x taux de reproduction de base R0.

En l’absence de mesures, la valeur pC est donc égale à zéro. Et dans ce cas, le taux de reproduction effectif du virus n’est plus défini qu’en fonction de la proportion de personnes immunisées et du taux de reproduction de base :

Rt = (1-pI) x R0.

Le seuil d’immunité collective est atteint lorsque Rt est plus petit ou égal à 1. Si on prend la valeur seuil de 1 pour Rt et qu’on isole pI dans l’équation ci-dessus, on peut alors calculer la valeur de pI (définie alors comme la proportion de personnes à immuniser pour atteindre le seuil théorique de l’immunité collective) de la manière suivante :

pI = 1 – (1/R0).

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