Comprendre le concept de l’immunité collective grâce au logiciel COUVAC

Par Marine Paulhiac-Pison, Citizen4Science

Vous avez peut-être autour de vous des proches qui hésitent à se faire vacciner ou vous êtes vous-même hésitant.e. Cet article vise à vous montrer un petit outil pédagogique très utilisé au lycée en cours de SVT qui peut-être vous permettra de convaincre vos proches de se vacciner ou de vous vacciner vous-même.

Quelques bases théoriques pour commencer

Qu’est-ce que l’immunité collective ?

Lors de conversations avec des proches ou sur les réseaux sociaux, il n’est pas rare d’entendre : « Mais je ne suis pas à risque, pourquoi est-ce que je me vaccinerais contre la Covid 19 ? ». Outre le fait que la vaccination contre la Covid offre à tout âge une balance bénéfice-risque intéressante, il est important de comprendre que la vaccination n’est pas juste un geste individuel mais également un acte altruiste permettant la protection du plus grand nombre grâce à l’immunité collective. En effet, au-delà d’un certain taux de couverture vaccinale dans une population (c’est-à-dire d’un certain pourcentage d’individus vaccinés), la circulation de l’agent infectieux est bloquée : l’épidémie s’arrête ou reste conscrite dans les zones peu vaccinées. L’immunité collective peut aussi être atteinte sans vaccination, mais uniquement si une partie importante de la population est touchée par la maladie (avec les décès et conséquences sanitaires correspondants) et si l’immunité naturelle résiste dans le temps (pas d’apparition de variants lui échappant).

Comment estime-t-on le seuil d’immunité de groupe, c’est-à-dire le taux de couverture minimale pour atteindre l’immunité collective ?

Le taux de couverture vaccinale nécessaire pour atteindre cette immunité collective dépend essentiellement du taux de reproduction (le fameux R₀ qui représente le nombre moyen de personnes contaminée par un sujet malade dans une population naïve) : plus l’agent pathogène est infectieux, plus le taux de couverture vaccinale doit être important. Ainsi, pour la diphtérie qui a un R₀   de 5, le seuil d’immunité de groupe est de 80 %, pour la rougeole il est de 94 % (R₀ = 12 à 18). Pour la Covid, le seuil était estimé autour de 60 % avec la souche originale (R₀ = 2 –  3). Avec les nouveaux variants, ce seuil est plus élevé et estimé actuellement aux alentours de 80 % voire 90 % de la population.

Pour estimer la couverture vaccinale, il faut également prendre en compte l’efficacité des vaccins. Plus le vaccin est efficace, plus le seuil est bas. Ainsi une efficacité plus faible des vaccins n’empêche pas forcément l’immunité collective mais il faut vacciner davantage.

Pourquoi est-il important d’atteindre l’immunité collective ?

Atteindre l’immunité collective est important pour plusieurs raisons. En effet, cette immunité apporte de nombreux bénéfices :

• Elle permet de protéger les personnes qui ne peuvent pas être vaccinées même si elles le voulaient : enfants et nourrissons avant leur propre vaccination, personnes immunodéprimées.

• Elle permet de protéger les personnes qui sont vaccinées mais qui ne sont malgré tout pas immunisées. Aucun vaccin n’est efficace à 100 % particulièrement sur les personnes âgées qui ont un système immunitaire un peu plus faibles et qui ne répond pas toujours correctement à la vaccination.

• Elle permet de protéger les personnes qui ne sont pas vaccinées par choix. Les personnes non vaccinées bénéficient en effet de la protection collective. Penser qu’il est inutile de se faire vacciner parce que les maladies ne circulent plus et ne nous touchent pas est un mauvais raisonnement. Ne pas se faire vacciner quand on est ciblé par les recommandations vaccinales est un choix égoïste au sens premier du terme c’est-à-dire qui fait passer l’intérêt premier de la personne qui le fait au détriment de celui des autres (et encore la balance bénéfice risque de la vaccination étant bonne voire excellente quelque soit l’âge, ne pas se faire vacciner un mauvais choix même à titre individuel).
  

• Elle permet de limiter la circulation de l’agent pathogène et donc de limiter l’apparition de variants. En effet, les variants sont formés au hasard lors de la réplication chez une personne infectée. Moins il y a de personnes infectées, plus les chances qu’apparaisse un nouveau variant potentiellement plus létal ou plus contagieux diminuent. Les nouveaux variants pourraient aussi échapper à l’immunité naturelle (c’est déjà le cas pour certains) voire vaccinale (ce qui n’est pas encore le cas) obligeant à recommencer l’immunisation de la population de zéro. Comme dit très bien Léo Grasset dans la vidéo ci-dessous à ne pas manquer : « se vacciner permet de ne pas devenir une boîte de Pétri pour le virus » ou encore comme nous le disons souvent à Citizen4science : « une usine à variants ».
  

Pourquoi les variants sont (peut-être) une bonne nouvelle mais pas vraiment ?

À regarder sur l’excellente chaine Dirty Biology.

La plupart des vaccins sont à la fois égoïstes et altruistes (rougeole, diphtérie, coqueluche…). C’est le cas du vaccin contre la Covid qui protège la personne vaccinée. Les données récentes tendent à montrer que le vaccin limite également fortement la transmission entre individus.

Il existe des vaccinations sont essentiellement à but altruiste. C’est le cas par exemple de la vaccination des hommes contre la rubéole qui protège indirectement les femmes enceintes et leur bébé. En effet, la rubéole provoque des malformations fœtales sévères (vacciner uniquement les femmes avant les grossesses ne réduit pas suffisamment le taux de contamination). N’hésitez pas à lire notre billet sur la rubéole : https://citizen4science.org/petite-histoire-de-rubella-virus-ruv-a-lheure-de-la-Covid-19/#.YOMm9egzaUk

Attention toutefois, la vaccination n’a pas toujours pour objectif  l’immunité de groupe. C’est le pour le tétanos qui ne se transmet pas entre personnes mais par la terre souillée. L’immunité est alors uniquement à bénéfice individuel (vaccin égoïste).  

Que se passe-t-il si l’immunité collective n’est pas atteinte ?

La rougeole est un cas intéressant pour savoir ce qu’il se passe si l’immunité collective n’est pas atteinte. C’est une maladie qui nécessite un seuil d’immunité très élevé (95%) et on a, ces dernières années, assisté à des résurgences régulières de la rougeole dans les pays occidentaux faute d’une immunité suffisante. En France, 10 personnes sont mortes de la rougeole entre 2008 et 2011 dont 7 personnes immunodéprimées qui ne pouvaient pas être vaccinées et n’étaient protégées que par l’immunité collective. Au-delà de ces décès, la rougeole peut être à l’origine de nombreuses complications nécessitant des hospitalisations (4000 hospitalisations donc 808 pneumonies et 25 encéphalites/myélites)     .

Un exemple assez spectaculaire est l’épidémie de rougeole de 2019 au Samoa, un archipel polynésien. Suite à plusieurs campagnes anti vaccination dans l’archipel après le décès accidentels de 2 enfants suite à des erreurs d’injections, le taux de vaccination des enfants est tombé à 34 %. Le virus est importé dans l’archipel par un touriste en août 2019. L’épidémie se répand dans l’archipel pendant l’automne 2019. En novembre 2019, l’état d’urgence est proclamé : les écoles sont fermées, les rassemblements interdits et la vaccination devient obligatoire. Une campagne de vaccination massive commence alors. Dès la fin du mois de novembre, l’épidémie régresse grâce aux mesures barrières et à la vaccination massive puis disparaît en janvier 2020. Fin décembre 2019, 95% de la population est vaccinée. Au final, 5700 cas environ de rougeole ont été rapportés sur l’île (20% des bébés entre 6 mois et 11 mois ont été contaminés), 83 personnes sont décédées, la plupart des enfants de moins de 4 ans. D’autres archipels comme les Tonga ou les Fidji ont également été touchés mais ils ont eu un nombre de cas beaucoup plus faible et aucun décès du fait d’un taux de couverture vaccinal bien plus élevé.

En résumé, atteindre l’immunité collective pour la Covid nous permettra d’être plus serein pour l’avenir. Elle permettra de lever les mesures barrières  (notamment le port de masque) tout en évitant de nombreuses contaminations avec leurs complications associées : Covids longs, hospitalisations et décès. Elle permettra également en diminuant la circulation du virus et donc sa réplication de limiter l’apparition de nouveaux variants qui pourraient s’avérer plus dangereux ou résister à l’immunité vaccinale et naturelle.

Comprendre et tester l’immunité collective grâce au logiciel COUVAC

Le logiciel COUVAC présenté ici permet de tester l’immunité collective. Codé par un professeur de SVT, il est très utilisé au lycée. Vous pouvez le télécharger ici. Malheureusement, il n’est pas utilisable sur Smartphone et nécessite un PC.

Il est très intuitif et simple d’utilisation mais nous en donnons ici un petit mode d’emploi.

• Choisissez un effectif (entre 36 et 2400) et un taux de couverture vaccinale (entre 0 et 100)

• Choisissez les différentes probabilités : transmission de l’agent pathogène, efficacité vaccinale, décès des suites de la maladie ou de la vaccination. Les probabilités en elles-mêmes n’ont pas trop d’importance, il ne s’agit pas d’essayer de reproduire exactement la situation de la Covid mais de montrer l’importance de la couverture vaccinale. Il faut donc choisir des probabilités et ne plus les modifier.

Remarque. Il est possible de configurer les probabilités de décéder des suites de la maladie ou de la vaccination. Si vous voulez modifier ces chiffres soyez réaliste. La probabilité de décéder des suites de la vaccination doit être beaucoup plus faible que celle de décéder de la maladie (facteur 100 minimum) sinon le vaccin ne serait pas autorisé par les autorités sanitaires.

• Cliquez sur le bouton « peupler » puis le bouton « vacciner ». Avant l’épidémie, tous les personnages sont sains. Certains ne donc pas vaccinés (pas de bouclier), d’autres le sont. L’immunisation est marquée par une petite parenthèse bleue. Vous remarquerez que certaines personnes peuvent être immunisées sans être vaccinées (elles ont pu être malades dans le passé) ou vaccinées sans être immunisées (vaccin non efficace à 100%). Mais la grande majorité des personnes vaccinées sont immunisées (80% ici) contre peu de personnes saines (5%)

• Contaminez ensuite des personnes (4 par exemple) puis bouton  « ok ». Vous pouvez le faire manuellement en cliquant sur des personnes non immunisées ou aléatoirement (le logiciel choisit une personne au hasard immunisée ou non, il faudra peut-être cliquer plus de quatre fois pour avoir quatre malades au départ). 

• Propagez la maladie. Vous pouvez le faire jour après jour en cliquant sur pas à pas ou faire une propagation automatique (jusqu’à ce que l’épidémie s’arrête). Apparaissent alors des morts, des malades guéris (et immunisés)
  

• Lorsque l’épidémie est terminée (plus de malade), un bouton « voir les statistiques détaillées » apparait. Cliquer dessus permet d’afficher des statistiques détaillées très intéressantes.

• On constate ainsi que dans le cas présent, la maladie a contaminé 184 personnes. 75 % des personnes non vaccinées ont été contaminées contre 18% des personnes vaccinées => La vaccination protège de l’infection même si ce n’est pas une garantie absolue.
  
  Concernant les décès, 13 personnes sont mortes : dans l’immense majorité ce sont des personnes non vaccinées
  
• Faire de nouvelles simulations en modifiant la couverture vaccinale SANS toucher aux autres paramètres. Pour comprendre l’importance de la couverture vaccinale, il faut faire varier le taux de couverture vaccinale. Et uniquement celui-là. Les captures ci-dessous présentent des résultats de différentes simulations avec les mêmes paramètres (sauf la couverture vaccinale)
  

Qu’observe-t-on ?

Tout d’abord le nombre de personnes contaminées baisse fortement avec le taux de vaccination. Plus la vaccination est élevée, moins il y a de personnes contaminées. L’épidémie dure moins longtemps et le nombre de décès diminue mais pas de manière linéaire (peu de différence avant 50 %, la différence devient très perceptible au-delà de 70 %).

Vacciner permet donc de réduire le nombre de malades et de morts fortement dans la population chez les personnes vaccinées mais également non vaccinées.

Il est également intéressant de regarder ce qu’il se passe dans les différents types de populations. On s’intéresse au nombre de personnes contaminées parmi les personnes vaccinées (= nombre d’individus vaccinés/Nombre d’individus vaccinés total) ou non vaccinées (= nombre d’individus non vaccinés/Nombre d’individus non vaccinés total). On s’aperçoit que quelque soit le taux de couverture vaccinale, le nombre d’individus contaminés parmi les personnes vaccinées est inférieur au nombre d’individus contaminés parmi les personnes non vaccinées. La vaccination, même s’il est possible d’être contaminé en étant vacciné, réduit considérablement le risque de tomber malade. On observe également ceci sur les décès.

Moins intuitif, on observe que la proportion d’individus contaminés et les décès parmi les personnes non vaccinées diminue lorsque la couverture vaccinale augmente. Ceci illustre l’immunité collective : l’épidémie se répand moins dans la population (durée plus courte, pas de propagation à l’ensemble des individus) et les personnes non vaccinées (par nécessité ou choix) sont indirectement protégées.

Quelqu’un qui ne veut pas se faire vacciner a de fortes chances grâce à ses voisins de ne pas être contaminé. Mais si trop de personnes comptent là-dessus, l’immunité est impossible. Plus il y a de gens vaccinés, moins l’épidémie se répand, moins il y a de malades et de morts.

N’hésitez donc pas à tester le logiciel et à le montrer aux personnes de votre entourage qui pourraient être réticentes à se faire vacciner.

Petite remarque au passage

On a beaucoup entendu ces derniers temps le fait que le vaccin ne protège pas contre la Covid car la moitié des personnes infectées au Royaume-Uni ou en Israël sont vaccinées ce qui est incorrect. Si on prend les modélisations avec un taux de vaccination élevé (à partir de 80% ici), on réalise assez vite que les malades sont en majorité des personnes vaccinées (par ex pour la simulation à 85 %, 60 % des malades sont vaccinés (23/38) ). Malgré tout, seules 7 % des personnes vaccinées sont malades contre 25 % des personnes non vaccinées. Regarder uniquement la proportion des personnes vaccinées dans les personnes malades n’a ainsi aucun sens si elle n’est pas comparée à la proportion de personnes vaccinées dans la population initiale.

Quelques sources :

Un dossier pédagogique très complet sur le sujet datant d’octobre 2017 qui brosse notamment l’ensemble de maladies vaccinables et les raisons pour lesquels. https://solidarites-sante.gouv.fr/IMG/pdf/dossier_pedagogique_protection_collective_vaccination_191017.pdf

Le bilan de l’épidémie de rougeole en France entre 2008 et 2011 : https://www.santepubliquefrance.fr/content/download/186535/2319315

Sur la crise de la rougeole au Samoa : https://www.theguardian.com/world/2019/dec/18/these-babies-should-not-have-died-how-the-measles-outbreak-took-hold-in-samoa

Le logiciel peut être téléchargé à l’adresse suivante : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/?p=654 . Il est disponible également en anglais.

N’hésitez pas à télécharger et à diffuser les affiches de l’association : https://citizen4science.org/galerie/affiches-4-2/#.YOL7segzaUk