Comment sécuriser les universités vis-à-vis de l’épidémie ?

Comment éviter de nouvelles vagues épidémiques sans restreindre ni les libertés publiques ni l’activité sociale ? Comment faire en sorte que les universités, ainsi que les autres lieux publics, ne participent pas à la circulation du virus ? Nous examinons ici l’état des connaissances sur les voies de contamination pour formuler des préconisations à mettre en œuvre de toute urgence. 

Le coronavirus se transmet principalement par voie respiratoire, directement ou après dépôt sur les mains. Une personne atteinte du Covid et symptomatique, émet en toussant des gouttelettes de salives entre 50 microns et 1 mm, chargées en virus. Les porteurs symptomatiques ou asymptomatiques émettent aussi des gouttes porteuses de particules virales en parlant ou simplement en respirant. Ces gouttes sont de beaucoup plus petite taille, entre la centaine de nanomètres, ce qui correspond à la taille du virus, et 5 microns. Ces deux types de gouttelettes ont des comportements hydrodynamiques différents. Les grosses gouttelettes produites par la toux retombent sur le sol après un vol de l’ordre du mètre. Lorsqu’on les respire, elles se déposent, du fait de leur inertie, sur les parois des voies respiratoires. Les petites gouttelettes produites par la toux, par la parole, par le chant ou par la respiration ont en revanche une faible inertie et suivent l’écoulement de l’air. En conséquence, elles peuvent rester suspendues en aérosol, entraînées par les mouvements turbulents de l’air. Lorsqu’on les respire, elles pénètrent profondément dans les voies respiratoires. Seules des gouttelettes de petites tailles peuvent ainsi aller jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Une dizaine d’études de cas ont montré des contaminations par voie aérosol. Cela a été confirmé par des études sur des modèles animaux. On estime maintenant que 50% au moins des contaminations sont dues aux porteurs asymptomatiques, ce qui implique des gouttes transportées en aérosol. Du reste, 4 personnes sur 5 se montrent incapables de savoir précisément dans quelles circonstances elles ont été contaminées.

Pour ouvrir les universités sans en faire des lieux de contamination, la sécurisation doit d’abord porter sur les repas, pendant lesquels on enlève nécessairement le masque et où l’on parle. Les lieux de restauration collective et les cafétérias doivent être fermés temporairement, au profit de prises de repas légers en extérieur, sous des préaux ou sous des toiles tendues. Les toilettes présentent également des risques à limiter, du fait de la présence du virus dans les excréments. Tirer la chasse sans fermer la cuvette produit en effet une aérosolisation intense et c’est l’un des endroits où la contamination par le contact des mains avec le virus, puis avec le visage est le plus fréquent. Beaucoup ont le réflexe d’enlever le masque, comme pour une pause en extérieur. Les toilettes des universités sont généralement mal aérées et peu nettoyées. Il faut y remédier et effectuer un nettoyage plusieurs fois par jour.

Les personnels et les étudiants doivent être masqués en permanence dans tous les bâtiments des universités. Les masques n’ont pas le même degré de protection vis-à-vis des deux types de gouttelettes. Les plus grosses gouttelettes, émises par la toux, sont arrêtées par tous les types de masque. Au contraire, les petites gouttes peuvent passer entre les fibres d’un masque en suivant les filets d’air. Ainsi, les masques en tissu laissent passer un tiers des gouttes de 1 micron, les masques chirurgicaux 4% et les masques FFP2, médicaux ou non, moins de 2%. Ces chiffres sont ceux de masques bien plaqués au visage. Un masque chirurgical présentant des fuites autour du nez ou sur les joues n’a bien sûr pas cette capacité d’interception, mais se rapproche d’un masque en tissu.

Les salles de cours et les amphithéâtres posent un problème particulier, puisque la technocratie universitaire nie la possibilité même que le coronavirus puisse s’y transmettre, et de ce fait, n’a déployé aucun moyen permettant de quantifier les taux de transmission. Pour cette raison, mais aussi pour casser les chaînes épidémiques, il est primordial de tester massivement les personnels et les étudiants sur les campus, par des tests individuels ou collectifs. Dans la mesure où personne ne dispose de preuves d’une absence de transmission à l’Université, les raisonnements généraux sur la transmission par aérosol doivent l’emporter: il faut sécuriser les lieux collectifs. Cela commence par l’achat en masse de masques FFP2 non médicaux, à peine plus chers que les masques chirurgicaux, et bien plus protecteurs. Ils sont faciles à recycler et à reconditionner, par différentes méthodes permettant de supprimer le virus. Il faut donc former étudiants et personnels au nettoyage des masques. L’installation de purificateurs rapides à UV-C dans les locaux universitaires pourraient compléter le dispositif.

Il faut ensuite caractériser le niveau de ventilation de toutes les salles, à partir de mesures du taux de gaz carbonique, en occupation normale. Le CO2, comme les gouttelettes aéroportées, est émis pendant la respiration. On peut donc mesurer le volume d’air expiré par des personnes dans une pièce par l’écart entre le taux de CO2 dans la pièce et le taux usuel de CO2 dans l’atmosphère, 400 ppm. “ppm” signifie partie par million: 400 ppm de CO2 correspondent à une concentration de 400 molécules de CO2 pour un million de molécules d’air.  La concentration en CO2 est donc proportionnelle à la concentration en particules virales si un porteur asymptomatique se trouve dans la salle. Or, la probabilité d’être infecté par voie aérosol croît avec la concentration en particules virales et avec la durée d’exposition. Le taux de transmission du virus sera donc d’autant plus faible que le taux de CO2 reste proche de la valeur extérieure. La ventilation, qu’elle soit mécanique, par des VMC, ou naturelle, par des fenêtres, remplace l’air vicié par de l’air frais. L’enregistrement du taux de CO2 pendant les cours permet donc de quantifier le niveau de transmission par voie aérosol. Il doit être généralisé pour avoir en quelques jours, une cartographie complète du niveau de ventilation de toutes les salles.

Améliorer la ventilation, en réglant les VMC, par l’ouverture de porte, ou par l’ouverture périodique de fenêtres, permet en pratique d’abaisser significativement le taux de CO2 et donc la transmission aéroportée. Ainsi, si un amphithéâtre monte à 1400 ppm de CO2, ce qui est fréquent, et qu’on parvient à l’abaisser à 600 ppm, ce qui est relativement facile, on divise par cinq, au moins, le taux de transmission. Insistons sur le fait que les normes de ventilation ont été édictées dans le code du travail pour éviter d’être incommodés par des odeurs corporelles. Ces normes ne correspondent en aucun cas à l’exigence de réduction de la transmission par voie aérosol.

Enfin, si la ventilation est déficiente, des purificateurs d’air à filtre Hépa doivent être installés. En substance, il s’agit de faire circuler l’air intérieur au travers de filtres au moyen de petits ventilateurs silencieux. Les filtres Hépa, d’usage courant dans les transports collectifs comme dans le bâtiment, fonctionnent exactement comme un masque. Des modèles peu coûteux à assembler ont été conçus à Yale, à Harvard et par l’institut Max Planck. Les filtres Hepa doivent être entretenus et ne doivent pas rester plusieurs semaines sans être utilisés, faute de quoi ils peuvent avoir des émissions problématiques.

Les coûts de ces mesures sont modiques: 2 € pour produire les 10 masques FFP2 nécessaires à une personne pour 2 mois, un peu moins de cent euros pour les capteurs enregistreurs de CO2, deux cents euros pour un purificateur d’air et une cinquantaine d’euros pour équiper une place d’un aspirateur viral dans un lieu de restauration collectif. L’Allemagne a débloqué 500 millions d’euros pour améliorer la ventilation des lieux publics. Il est temps que l’Etat investisse, ici aussi, pour notre avenir.

 

Bibliographie

Sécuriser le milieu scolaire:

Risk Reduction Strategies for Reopening Schools (Harvard)
Healthy Buildings (Harvard)
Qualité de l’air dans les écoles en France
The Swiss Cheese Model of Pandemic Defense

Transmission en aérosol:

Airborne transmission of SARS-CoV-2 (Science)
Mounting evidence suggests coronavirus is airborne — but health advice has not caught up (Nature)
The risk of infection is in the air (Technische Universität Berlin)
It Is Time to Address Airborne Transmission of Coronavirus Disease 2019 (Clinical Infectious Diseases)
Reducing transmission of SARS-CoV-2
COVID-19 Is Transmitted Through Aerosols. We Have Enough Evidence, Now It Is Time to Act
Un salón, un bar y una clase: así contagia el coronavirus en el aire
Coronavirus spreads through the air as aerosol, 230 scientists write in open letter to World Health Organization

Etude de cas:
Transmission of SARS-CoV-2 by inhalation of respiratory aerosol in the Skagit Valley Chorale superspreading event. (Indoor air)
Aerosol and surface contamination of SARS-CoV-2 observed in quarantine and isolation care (Scientific reports)
COVID-19 Outbreak Associated with Air Conditioning in Restaurant, Guangzhou, China, 2020
Mechanistic Transmission Modeling of COVID-19 on the Diamond Princess Cruise Ship Demonstrates the Importance of Aerosol Transmission
Large SARS-CoV-2 Outbreak Caused by Asymptomatic Traveler, China
Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals
Community Outbreak Investigation of SARS-CoV-2 Transmission Among Bus Riders in Eastern China
Community and Close Contact Exposures Associated with COVID-19 Among Symptomatic Adults ≥18 Years in 11 Outpatient Health Care Facilities
Superspreading Event of SARS-CoV-2 Infection at a Bar, Ho Chi Minh City, Vietnam
Coronavirus Disease Outbreak in Call Center, South Korea 

Distribution de tailles de gouttes:

Modality of human expired aerosol size distributions

Aerosol persistence in relation to possible transmission of SARS-CoV-2

Particle sizes of infectious aerosols: implications for infection control (The Lancet).
The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission
Estimation of airborne viral emission: Quanta emission rate of SARS-CoV-2 for infection risk assessment

Infection par des particules virales aéroportées:
The Infectious Nature of Patient-Generated SARS-CoV-2 Aerosol
Viable SARS-CoV-2 in the air of a hospital room with COVID-19 patients

Coronavirus Disease 2019 Patients in Earlier Stages Exhaled Millions of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Per Hour

Fraction de contamination asymptomatique:

Transmission heterogeneities, kinetics, and controllability of SARS-CoV-2

Calculer le risque d’infection:

Covid-19 – Calculating aerosol infection risk yourself

Model Calculations of Aerosol Transmission and Infection Risk of COVID-19 in Indoor Environments

Hydrodynamique des aérosols:

Towards improved social distancing guidelines: Space and time dependence of virus transmission from speech-driven aerosol transport between two individuals

Short-range airborne route dominates exposure of respiratory infection during close contact

Etudes sur modèle animal:
SARS-CoV-2 is transmitted via contact and via the air between ferrets.

Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters
Defining the sizes of airborne particles that mediate influenza transmission in ferrets.

Purificateurs d’air en KIT:

Harvard — Portable Air Cleaners (Harvard)
Yale — Low cost DIY air purifiers (Yale)
https://mpic.de/4802097/mpic_doku_lueftung__english_25112020.pdf 

Toilettes:

Le coronavirus SARS-CoV-2 peut-il s’attraper en allant aux toilettes ?

Masques: 

Recyclage des masques FFP2 : Stanford publie des éléments de décision 

Le bon port du masque, garant de son efficacité
Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks

Contamination dans les universités états-uniennes:

Tracking the Coronavirus at U.S. Colleges and Universities

Utilisation des UVC pour dénaturer le virus et tuer les bactéries:

Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses. (Scientific report)
UV air cleaners and upper-room air ultraviolet germicidal irradiation for controlling airborne bacteria and fungal spores (J. Occup. Environ. Hyg.)

Ventiler:

Effect of ventilation improvement during a tuberculosis outbreak in underventilated university buildings
Note d’alerte du conseil scientifique COVID-19 (22 septembre 2020)
Effects of ventilation on the indoor spread of COVID-19 (Journal of fluid mechanics)
How to use ventilation and air filtration to prevent the spread of coronavirus indoors. (The conversation)
How can airborne transmission of COVID-19 indoors be minimised? (Environment International)
Back to Normal: An Old Physics Route to Reduce SARS-CoV-2 Transmission in Indoor Spaces (ACS Nano)
Préconisations pour améliorer la ventilation de bâtiments existants (air.h)
Ventilation (CDC)

Superspreading et transmission en aérosol:

Superspreading events suggest aerosol transmission of SARS-CoV-2 by accumulation in enclosed spaces