La transmission aéroportée des virus dépend de la composition des gouttes les transportant

Résultat scientifique Mécanique des fluides

Si l’on sait que respirer, parler, chanter, éternuer ou tousser génère des gouttes contenant des virus, les informations manquent pour estimer pendant combien de temps ces gouttes restent contagieuses. Une équipe du Laboratoire de génie chimique a montré que la nature du fluide composant les gouttes influait sur leur temps de suspension dans l’air et sur la survie des virus qu’elles transportent. Publiés dans la revue PNAS, ces travaux révèlent que les gouttes de taille moyenne sont les plus contagieuses.

La crise du COVID-19 a mis en évidence l’importance de mieux comprendre la transmission des virus par voie aérienne. Cette transmission est notamment pilotée par deux temps caractéristiques : le temps de survie du virus dans une goutte qui sèche et le temps de suspension de ces gouttes dans l’air. De nombreuses études sur la question considèrent que les gouttes sont constituées d’eau, or les fluides respiratoires sont des solutions aqueuses de sels et de protéines, ce qui peut modifier ces deux temps caractéristiques. Des chercheurs et chercheuses du Laboratoire de génie chimique (LGC, CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse III - Paul Sabatier) ont montré que certaines protéines, comme les mucines, diminuent les temps de suspension, augmentent les temps d’infectivité et modifient l’impact de l’humidité et de la température de l’air sur ces paramètres. Il en ressort que les gouttes les plus favorables à la transmission sont celles qui mesurent entre 40 et 100 microns. Elles ne restent en suspension que quelques minutes, mais représentent un volume significatif. Leur temps de suspension, et donc leur capacité à transmettre des virus, est réductible par filtration ou renouvellement constant de l’air, une diminution de la température ou l’augmentation de l’humidité.

Publiée dans PNAS, Cette étude associe plusieurs dispositifs expérimentaux et simulations numériques, où les gouttes sont faites de salive humaine tandis que les virus sont inoffensifs et ne ciblent que des bactéries. L’évaporation de la salive a été caractérisée par microscopie Raman, ainsi que par suivi de masse. La survie des virus au cours du séchage des gouttes est quantifiée par mise en culture avec les bactéries hôtes, qui disparaissent proportionnellement au nombre de virus restant. Il en ressort que la survie des virus dans les gouttes de salive séchées diminue, puis remonte, lorsque l’humidité augmente, mais que cela provoque aussi une réduction du temps de suspension des gouttes. Cette étude appelle à mieux prendre en compte l’origine des gouttes, car elles présentent d’importantes différences selon qu’elles viennent des poumons, du larynx ou de la bouche, d’autant que les virus et leurs variants ne s’accumulent pas toujours dans les mêmes parties du système respiratoire. Ainsi les derniers variants du SARS-CoV-2 sont davantage présents dans les voies respiratoires hautes, qui produisent des gouttes plus grandes et plus contagieuses.

Ces travaux ont été financés dans le cadre de l’appel à projets RA-COVID de l’ANR.

Les gouttes les plus contagieuses sont celles de taille intermédiaire, 40-100 microns. Elles restent moins longtemps en suspension que les plus petites, mais portent une charge virale plus importante. Leur transmissibilité est déterminée par le temps de suspension qui diminue en diminuant la température et en augmentant l’humidité. © Kevin Roger
Les gouttes les plus contagieuses sont celles de taille intermédiaire, 40-100 microns. Elles restent moins longtemps en suspension que les plus petites, mais portent une charge virale plus importante. Leur transmissibilité est déterminée par le temps de suspension qui diminue en diminuant la température et en augmentant l’humidité.
© Kevin Roger

Références

Assessing suspension and infectivity times of virus-loaded aerosols involved in airborne transmission
Tania Merhi, Omer Atasi, Clémence Coetsier, Benjamin Lalanne, and Kevin Roger.
PNAS, 2022.

https://doi.org/10.1073/pnas.2204593119

Contact

Kevin Roger
Chargé de recherche CNRS au sein du Laboratoire de génie chimique (LGC, CNRS/Toulouse INP/Univ. Toulouse Paul Sabatier)
Communication INSIS