L'ÉPIDÉMIOLOGIE, SCIENCE DE BASE DE LA SANTÉ PUBLIQUE

Nous reproduisons ici, avec son autorisation et avec celle du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA), un article de William Dab et Denis Bard paru dans le numéro 35 (Printemps 97) de la revue CLEFS éditée par le CEA.

Nous remercions vivement les auteurs et la revue CLEFS.

L'épidémiologie, qui embrasse tous les domaines de la pathologie constitue un outil primordial pour la mise en évidence des relations causes-effets, particulièrement dans les cas où le couplage est loin d'être évident.

Epi, demos, logos : la science de ce qui s'abat sur le peuple. Si le médecin se préoccupe du malade, l'épidémiologiste s'intéresse à l'inscription des maladies dans la population. Jusque vers 1950, l'épidémiologie s'appliquait exclusivement aux épidémies de maladies infectueuses. Le recul de celles-ci, l'apparition de nouvelles pathologies (cancers, maladies ischémiques cardiaques, maladies rhumatismales, accidents ... ), le développement des outils de calcul ont contribué à une redéfinition de l'objet de l'épidémiologie. Désormais, aucune pathologie ne lui échappe!

Ancienne préoccupation, démarche actuelle

De la naissance à la mort, la vie et la santé résultent des interactions entre l'homme et son milieu. Quatre types de facteurs influencent la santé : les caractéristiques biologiques, les comportements personnels, l'environnement au sens large, ce qui inclut une dimension sociale, et les performances du système de soins.

Déjà Hippocrate (460-377 av. J.-C.) dépeignait, par exemple, une épidémie d'oreillons dans l'île de Thasos et pour cela s'attachait à décrire les malade, en termes de lieux, de temps et de personnes. Le rôle de l'environnement dans la survenue des maladies fut ainsi admis très tôt. Cependant, ce n'est que récemment, et grâce, notamment, à l'épidémiologie qu'a été reconnue la multifactorialité des maladies. Un germe ne suffit pas à provoquer l'infection, le tabac n'est pas la seule cause du cancer bronchique, l'asthme est une maladie génétiquement née dont les crises sont déclenchées par des facteurs psychologiques ou environnementaux.

Quelles sont les caractéristiques de la démarche épidémiologique ? Quels sont ses principes, son intérêt, son utilisation et les problèmes qu'elle pose ?

James Lind, le scorbut et les agrumes

Quel meilleur exemple pour comprendre la puissance de la démarche épidémiologique que celui de, James Lind ? Au XVIllème siècle, un raisonnement rigoureux et remarquable lui permit d'aboutir à la conclusion que les agrumes guérissent et protègent du scorbut. La cause de la maladie ne sera identifiée qu'au XIXème siècle, avec la découverte de la vitamine C dont le scorbut signe la carence. Le 20 mai 1747, James Lind administra six thérapeutiques différentes à 12 marins scorbutiques répartis par groupe de deux. Six jours après, seuls les marins qui avaient mangé des oranges et des citrons étaient guéris. Avec cette expérimentation, James Lind gagna l'honneur d'être désigné comme un des principaux fondateurs de l'épidémiologie moderne et la Royal Navy prit un avantage considérable sur ses concurrentes.

Ainsi se dégage la principale caractéristique de la démarche épidémiologique : comprendre, non seulement pour expliquer, mais surtout pour agir et, à la limite, agir sans tout comprendre. A Minamata, au Japon, se produisit dans les années cinquante une épidémie jusque-là inconnue. Une enquête, épidémiologique permit d'identifier une origine alimentaire, le poisson, ce qui fut suffisant pour contrôler le problème avant même que le méthylmercure soit reconnu comme étant le polluant responsable. A Madrid, en 1981, une épidémie de syndrome respiratoire fut également étudiée de la sorte. L'origine en était une huile frelatée et toxique, et non un germe comme les médecins l'avaient cru initialement. Or, à ce jour, le contaminant toxique n'a pas encore été identifié. En pratique, l'huile suspecte a été retirée de la vente et l'épidémie a alors cessé.

John Snow, le choléra et la pompe

En août 1854, Londres connut une grave épidémie de choléra. Un quartier était particulièrement touché, celui de Broad street. John Snow, le premier, mit en oeuvre une démarche épidémiologique complète incluant le test d'une hypothèse. Il commença par décrire les cas en fonction de certaines caractéristiques dont la compagnie distribuant l'eau. Ce temps descriptif permit de soulever l'hypothèse que le choléra était transmis par l'eau alors qu'il était attribué aux "miasmes". Dans un quartier alimenté conjointement par deux compagnies, il réalisa une véritable enquête cas-témoins. Dans les maisons qui dépendaient de la compagnie qui prélevait l'eau de la Tamise à proximité d'un déversement d'égouts, il y avait dix fois plus de décès par choléra que dans celles desservies par l'autre compagnie, dont l'eau provenait d'un endroit moins pollué. Cette phase, analytique ou étiologique, démontra le rôle de l'eau dans la transmission de la maladie. Il ne restait plus alors qu'à passer à l'étape évaluative. Le 8 septembre John Snow mit hors d'usage la pompe suspecte et à la fin du mois, l'épidémie était terminée. Cette démarche résume, à elle seule, l'ensemble des différentes méthodes que l'épidémiologie met en oeuvre pour étudier une maladie dans la population.

Le sida: seize ans déjà

S'il fallait choisir la date de naissance officielle de cette épidémie, celle du 28 avril 1981 devrait être retenue. Ce jour-là, une employée des Centers for Diseases Control (CDC) des Etats-Unis pour la surveillance des maladies, chargée de l'enregistrement des demandes de pentamidine (un antibiotique d'utilisation rare), avertissait le responsable des maladies parasitaires des CDC que depuis le début de l'année, elle avait eu 9 demandes de ce médicament de la part de médecins traitant des patients souffrant d'une pneumocystose. Le 5 juin 1981, le Morbidity and Mortality Weekly Report, bulletin hebdomadaire des CDC, publiait une note au sujet d'une épidémie de pneumocystose à Los Angeles. La caractéristique commune de tous ces patients était d'être des hommes, jeunes et homosexuels atteints d'un déficit immunitaire acquis, ce qui permit la définition du sida et orienta rapidement la recherche de sa cause.

Surveiller et prévenir

La surveillance épidémiologique représente l'une des plus anciennes activités de santé publique. Le terme de surveillance fut introduit dans la langue anglaise au temps des guerres napoléoniennes. Il signifiait alors maintenir une garde étroite sur un individu ou un groupe d'individus afin de déceler toute tendance subversive. Historiquement, donc, la notion de surveillance épidémiologique est liée aux mesures de police sanitaire et notamment la quarantaine. Jusqu'aux années cinquante, la surveillance était destinée à détecter les premiers symptômes d'un certain nombre de maladies graves et infectieuses chez les individus, de façon à pouvoir les isoler. Cette connotation répressive est certainement l'un des grands obstacles auxquels s'est heurté le développement des activités de surveillance dans notre pays.

La maladie ne survient pas au hasard

Le fait que les maladies ne sont pas réparties aléatoirement au sein de la population est véritablement ce qui fonde la démarche épidémiologique, car il devient dès lors possible de décrire cette irrégularité, mais aussi de la prédire grâce à l'identification des facteurs associés, au plan statistique, à une concentration plus importante de certains problèmes dans certains groupes. Prévenir est alors envisageable à deux conditions: que ces facteurs jouent un rôle causal (la notion de causalité sera évoquée ultérieurement) et qu'ils soient modifiables. Décrire, prédire, prévenir sont les trois mots clefs de l'épidémiologie. Ils ont en commun de faire appel au concept de risque.

Le risque, concept central de l'épidémiologie

Le risque est un terme couramment utilisé dans la vie quotidienne. S'y associent alors les notions de danger, de péril, de chance (ou de malchance) et nous sentons bien, intuitivement, la double polarité du terme: objective liée à la fréquence du phénomène, et subjective, liée à la manière dont celui-ci est perçu et redouté. Pour les scientifiques, le concept de risque n'est pas univoque. L'épidémiologiste, l'économiste, le sociologue, le mathématicien en ont chacun une définition.

Pour un épidémiologiste, et en première approximation, le risque d'une maladie est sa fréquence dans la population donnée, pendant une période déterminée. En comparant cette probabilité parmi différents groupes, l'épidémiologie permet d'identifier des groupes à risque élevé. Schématiquement, s'il est admis que ces données soient fiables et non biaisées, il y a deux types de raisons pour expliquer une telle constatation. Il peut s'agir d'une vulnérabilité particulière et intrinsèque de certains individus ou bien d'une exposition plus élevée de ces individus à des facteurs jouant un rôle pathogène. Les facteurs qui, comme le sexe, l'âge, la profession, l'alimentation, les comportements, modifient le niveau de risque au sein de certains groupes d'individus sont appelés facteurs de risque.

Mesures et signification du risque

Pour identifier les facteurs de risque, l'épidémiologiste procède donc par comparaison des risques entre différents groupes, celui possédant le facteur étudié étant nommé groupe exposé. Pour cela, trois types d'indicateurs sont utilisés. Le risque relatif (RR) est le rapport entre les risques des deux groupes qui sont à comparer. Si deux groupes, l'un exposé à un facteur et l'autre non exposé, ont le même risque, le RR sera égal à 1. Un RR valant 5 signifie que le groupe exposé a un risque cinq fois plus grand que celui du non exposé. L'excès de risque est la différence entre le risque chez les exposés et celui chez les non exposés. Il représente la partie supplémentaire du risque qui est liée au fait d'appartenir à un groupe donné. Le risque attribuable (RA) est le pourcentage du risque observé dans un groupe, attribuable à une exposition particulière.

D'autres indicateurs du risque peuvent être développés à partir de ceux-ci, mais il est important de noter que le RR intéresse surtout le chercheur tandis que les indicateurs tels que l'excès de risque attribuable concernent avant tout les responsables des politiques de santé publique. En effet, un même RR peut se rapporter à des risques de base fort différents. Ainsi, si le risque chez les exposés est de 4 pour 100 000 et celui chez les non exposés est de 2 pour 100 000, le RR est égal à 2. Il vaudra 2, aussi, si ces risques sont respectivement de 6 pour 100 et 3 pour 100. Cependant, dans un cas l'excès de risque est de 2 pour 100 000 ce qui est peu, alors que dans l'autre, il est de 3 pour 100, ce qui est considérable. L'excès de risque mesure en fait, chez les exposés, le gain sanitaire qui correspond à la suppression totale de l'exposition nocive. Il fournit aux décideurs une indication sur les bénéfices à attendre d'une action de prévention. Le RR, lui, reflète la force de la relation entre un facteur et un risque. Il constitue, à ce titre, un critère majeur dans l'étude du caractère causal de cette relation.

Un autre paramètre à prendre en considération est l'importance de la population exposée. Le bénéfice sanitaire de la prévention peut être plus grand dans le cas d'un RR peu élevé (par exemple 2) mais concernant de nombreux individus que dans celui d'un RR fort (par exemple 15) se rapportant à quelques dizaines d'individus. Les études récentes sur les effets sanitaires de la pollution atmosphérique illustrent bien ce point.

Facteurs de risque

Un facteur de risque est un facteur associé statistiquement à la survenue d'une maladie. Une relation est dite significative s'il est peu probable que son existence soit due au hasard. En pratique, la valeur de 5% est conventionnellement retenue comme peu probable, ce qui signifie qu'il y a moins d'une chance sur vingt de conclure à tort à la réalité de l'association. L'intervalle de confiance, qui donne la précision de l'estimation, permet également de représenter la "significativité" d'une relation. L'existence d'une association statistiquement significative ne préjuge en rien de son caractère causal. Ainsi, le fait d'être célibataire est associé, à âge égal, à une espérance de vie plus courte que celle des personnes mariées. L'explication n'est pas que le mariage protège la santé mais plutôt qu'une des raisons du célibat est un mauvais état de santé. De même, une population de travailleurs est habituellement en meilleure santé qu'une population ne travaillant pas. Une des explications de ce paradoxe est que pour obtenir un emploi, il faut être en bonne santé.

Plusieurs types de facteurs de risque sont distingués. Il peut s'agir d'une condition biologique (sexe, âge), d'une pathologie, d'une habitude de vie (tabac, régime alimentaire), d'un environnement (pollutions, conditions de travail), d'une caractéristique socio-économique (profession, statut matrimonial, revenu). Il est aussi usuel de différencier les facteurs susceptibles d'être modifiés par une intervention (facteurs d'environnement, comportements...) de ceux qu'il est impossible (sauf exception !) de modifier (âge, sexe, gènes chromosomiques...).

Un état d'esprit, une méthode, un raisonnement

Les épidémiologistes distinguent habituellement l'épidémiologie descriptive de l'analytique et de l'évaluative, ce qui correspond à la démarche épidémiologique complète telle que celle qui fut utilisée par John Snow. L'épidémiologie descriptive s'attache à répondre à des questions simples: qui est malade ? Où sont les malades ? Quelle est l'évolution de la maladie dans le temps ? Les enquêtes d'épidémiologie descriptive permettent d'identifier des facteurs de risque. Toutefois, elles n'autorisent pas à porter des jugements sur le rôle causal ou non de ces facteurs. Pour cela, des protocoles d'études plus sophistiqués, qui relèvent de l'épidémiologie analytique ou à visée étiologique, sont nécessaires. Il ne s'agit plus alors de décrire mais de comparer. Schématiquement, deux types de protocoles sont appliqués. Dans le premier, un groupe de malades est comparé avec un groupe témoin non malade, en cherchant à savoir si avant la survenue de la maladie les deux groupes étaient exposés de façon comparable ou non: c'est l'étude cas-témoins. Dans le second cas, sont comparés deux groupes non malades, au départ, l'un étant exposé et l'autre non. Ces groupes sont suivis dans le temps pour savoir si l'incidence de la maladie est la même ou non: c'est l'étude exposé-non exposé. Enfin, lorsqu'un facteur de risque a été identifié par des études descriptives et que son rôle causal a été démontré par des études analytiques, il est possible d'envisager une action préventive si ce facteur est modifiable. Il faudra ensuite vérifier que la suppression ou la diminution de l'exposition a eu des conséquences favorables. C'est ce à quoi s'attache l'épidémiologie évaluative.

L'épidémiologie est un outil pour la recherche et pour l'action, avec trois exigences. La première, comprendre que pour prendre en charge les malades ou les prévenir, la seule approche au cas par cas n'est pas suffisante. Il faut aussi analyser les problèmes au niveau de la population. La deuxième, disposer d'une méthode. L'épidémiologie s'appuie sur le raisonnement statistique et probabiliste: c'est donc un outil de mesure, de comparaison, qui repose essentiellement sur le concept de risque. La dernière exigence, suivre un raisonnement qui permet d'interpréter des résultats statistiques grâce à des règles pour juger de la causalité des corrélations statistiques observées. Mesurer et comparer, décrire et expliquer sont les tâches de l'épidémiologiste.

La causalité en épidémiologie

Le projet épidémiologique est la mesure du risque et de ses facteurs de façon à permettre la réduction du premier grâce à une modification des seconds.

En épidémiologie, un facteur causal est celui qui joue un rôle essentiel dans la survenue des maladies. Par opposition à une conception déterministe de la causalité pour laquelle une cause implique un effet (notion de cause nécessaire et suffisante), l'épidémiologie en propose une vision probabiliste. Un facteur est cause d'une maladie si une modification de sa fréquence ou de son niveau moyen entraîne une modification du risque de la maladie.

La seule constatation d'une liaison statistique entre un facteur et une maladie n'est pas suffisante pour affirmer la causalité. Quatre autres explications sont possibles. Premièrement, ce résultat est le produit d'une erreur aléatoire d'échantillonnage, alors qu'en réalité, la relation entre le facteur et la maladie n'existe pas. Deuxièmement, ce résultat est fallacieux, car il est dû à un ou plusieurs biais, c'est-à-dire une erreur systématique qui vient fausser l'ensemble. Troisièmement, il s'agit d'une association indirecte, l'action du facteur étudié s'effectuant par l'intermédiaire d'un autre. Par exemple, la relation entre le fait de regarder la télévision et le risque d'infarctus du myocarde n'est pas directe. Toutefois, regarder la télévision est associé à certaines caractéristiques (tabac, alimentation, sédentarité) qui elles-mêmes sont des causes d'infarctus. Quatrièmement, l'association découle d'un facteur de confusion lié à la fois à la maladie considérée et au facteur étudié. Ainsi, il a longtemps été cru que la basse altitude était la cause du choléra mais John Snow a démontré que la cause réelle était la qualité de l'eau, elle-même liée à l'altitude qui ne joue, en fait, aucun rôle propre.

La seule méthode qui permet d'éliminer ces possibilités et de conclure à la causalité est la méthode expérimentale dans laquelle le fait d'être exposé ou non résulte d'un tirage au sort, les deux groupes ainsi formés étant d'autre part parfaitement comparables. Ceci est habituellement irréalisable chez l'homme: il n'est pas envisageable de tirer au sort qui va fumer et qui ne le fera pas ! Le plus souvent, l'épidémiologie est une science d'observation. L'investigateur constate l'exposition mais ne peut pas l'influencer. De telles conditions, même lorsque sont utilisés les protocoles évoqués plus haut où l'épidémiologiste tente de constituer des groupes aussi semblables que possible sauf pour le facteur étudié, place l'épidémiologie en situation de faiblesse quand il s'agit de discuter la causalité.

L'épidémiologiste anglais A. Bradford Hill a suggéré neuf critères permettant de discuter la causalité d'une relation statistique; la force de la relation, telle qu'elle se mesure par le risque relatif; la constance de la relation à travers différentes enquêtes; la spécificité de l'effet; la temporalité de la relation, la cause présumée devant précéder; la relation dose-effet, le risque devant croître avec le niveau de l'exposition; la plausibilité avec le savoir biologique existant; la cohérence de l'ensemble des connaissances; la cohérence avec les données expérimentales; l'existence d'une analogie, c'est-à-dire la connaissance d'un effet analogue produit par une cause du même type que celle étudiée. Toutefois, ces critères restent imparfaits. Rien ne peut vraiment remplacer totalement l'expérimentation. Cependant, ils constituent un cadre raisonné et raisonnable pour discuter le passage de la corrélation statique à la causalité.

De la même façon, l'absence de relation statistique entre un facteur et une maladie peut recevoir plusieurs explications. Premièrement, la relation n'existe pas. Deuxièmement, la relation existe mais elle est masquée par un biais. Par exemple, une erreur dans la classification de l'exposition des sujets étudiés conduit en général à une sous-estimation du risque relatif. Troisièmement, la relation existe mais elle n'est pas détectée du fait d'un manque de puissance statistique. Lorsque la taille de l'échantillon est petite, l'investigation risque de ne pas avoir un pouvoir de résolution suffisant.

A quoi sert l'épidémiologie ?

L'épidémiologie est une discipline qui oscille entre deux pôles. L'un est la compréhension des maladies et de leurs mécanismes et la préoccupation est proche de la recherche fondamentale. En ce sens, l'épidémiologie se rapproche de la biologie et de la génétique. L'autre pôle est celui de la santé publique, c'est-à-dire le champ de l'action collective sur la santé, qu'il s'agisse de prévenir ou de prendre en charge des maladies.

Fondamentalement, l'épidémiologie permet de répondre à cinq questions. Quels sont les problèmes de santé qui existent au sein d'une population ? Quelle est l'importance des problèmes de santé ?

Quels sont les facteurs de risque et les groupes à risque élevé ? Quelles sont les causes des maladies ? Les objectifs d'une action préventive ou curative sont-ils atteints ?

Epidémiologie et santé publique: le fossé ?

L'épidémiologie est la science de base de la santé publique. C'est ce qu'enseignent tous les livres d'épidémiologie et c'est ce qui ressort des principes qui viennent d'être brossés à grands traits. Toutefois, dans les faits, ce lien, existe-t-il vraiment ? Les décisions de santé publique s'appuient-elles sur des connaissances épidémiologiques ? Les connaissances épidémiologiques disponibles sont-elles utilisées pour garantir le meilleur état de santé possible à la population ? Rien n'est moins sûr et les exemples abondent qui mettent en évidence qu'entre les connaissances et les actions, le fossé est grand.

Le problème du passage de la connaissance à l'action est complexe. Cependant, il serait naïf de penser que la relation entre la connaissance épidémiologique et l'action de santé publique soit directe. Il convient d'abord d'insister sur le fait que la santé d'une population ne peut pas être l'affaire des seuls experts, médecins ou scientifiques. Toute décision de santé publique comporte nécessairement des aspects scientifiques et techniques, mais aussi économiques, sociaux, culturels, politiques ... Si l'insuffisante rationalité épidémiologique des décisions de santé publique peut être déplorée, croire à l'inverse que le champ de l'épidémiologie épuise l'ensemble des paramètres intervenant dans les décisions de santé publique serait une erreur.

Il faut aussi remarquer que tout un état d'esprit vis-à-vis de l'incertitude oppose le champ de la science et celui de la décision. La démarche scientifique a pour finalité de réduire l'incertitude relative aux causes et aux mécanismes des maladies. Pour elle, la question centrale est celle du rôle propre d'un paramètre "tous les autres étant maintenus constants". Le décideur est nécessairement confronté à une multitude de facteurs. La science découpe les problèmes en autant de questions de recherche. Le décideur doit prendre en compte globalement toutes les données du problème. Le propre de la décision est de choisir, alors que, précisément, l'issue du choix est incertaine. Le chercheur est avant tout intéressé par la question de la vérité tandis que le décideur, le plus souvent dans le doute quant aux conséquences de ses décisions, recherche les arguments justifiant son action.

A cela s'ajoute le fait que les connaissances apportées par une démarche scientifique ne sont pas toujours cohérentes au sein même des différentes disciplines ni, a fortiori, d'une discipline à une autre. Il est donc nécessaire de mettre en place des mécanismes permettant de formaliser le dialogue, d'une part entre les scientifiques et, d'autre part, entre les scientifiques et les décideurs.

L'analyse des rapports entre la connaissance et l'action en santé publique révèle une double insuffisance. Celle de l'épidémiologie qui pose, pour l'essentiel, des questions de façon à pouvoir juger de la causalité entre un facteur et une maladie, ce qui ne correspond pas nécessairement à celles formulées par les décideurs, et l'insuffisance du système de décision, qui manque de capacités de traduction des connaissances en termes décisionnels. Le facteur clef est le fait que le risque et les autres indicateurs d'état de santé ne constituent pas les seuls critères intéressant les décideurs. Pour réintroduire la santé comme paramètre opérationnel des décisions publiques, il faut substituer une logique d'objectifs à une logique de moyens. Trop souvent, des solutions sont adoptées sans que les problèmes aient été clairement définis et mesurés.

Aujourd'hui, les décideurs vont devoir justifier publiquement leurs choix en raison de plusieurs facteurs comme les difficultés du financement de la protection sociale, l'émergence de nouveaux risques (vieillissement, sida, toxicomanies, marginalité, pollutions, risques technologiques...), d'autant moins bien admis que l'espérance de vie est élevée et que l'intolérance à l'incertain s'accroît avec une exigence renforcée de l'opinion vis-à-vis des questions de santé. Il est donc désormais nécessaire que les responsables de la santé publique mettent en place les processus qui garantiront aux citoyens non seulement le meilleur état de santé possible, au meilleur coût, mais aussi au meilleur des connaissances scientifiques disponibles.

William DAB & Denis BARD