Une étude portant sur 5 000 participants, menée sous la direction du Prof. Dan Yamin, chef du laboratoire de santé numérique du Département d'ingénierie de l'Université de Tel-Aviv, et du Prof. Erez Shmueli, chef du laboratoire des Big Data, a montré que l'utilisation des montres intelligentes permet un diagnostic précoce des maladies infectieuses, alors qu'elles sont le plus contagieuses. Il devient alors possible d'empêcher leur propagation par des changements comportementaux et des mesures de précaution adéquates.
L'étude, à laquelle ont également participé les doctorants Shahar Snir et Matan Yechezkel du Département d'ingénierie industrielle, le Dr. Tal Patalon, directrice de l'Institut pour la recherche et l'innovation des services de santé Maccabi, ainsi que le Prof. Margaret Brandeau et le doctorant Yupeng Chen de l'Université Stanford aux États-Unis, a été publiée dans la revue Lancet Regional Health Europe.
Les variations du pouls et de la fréquence cardiaque indicateurs essentiels du stress physique
« Les maladies infectieuses et les épidémies constituent une menace très importante pour l'humanité et nous devons exploiter toutes nos capacités scientifiques et technologiques pour les prévenir », déclare le Prof. Dan Yamin, expert en épidémiologie et modélisation des maladies infectieuses. « Des études ont montré qu'environ 40 % des infections par le coronavirus se sont produites environ une journée avant l'apparition des premiers symptômes, la personne contagieuse ne sachant pas encore qu'elle était malade. Dans cette étude, nous avons examiné dans quelle mesure les technologies portables sont capables d'anticiper le diagnostic et donc de réduire la contagion et de prévenir la propagation de ces maladies ».
4 795 Israéliens de plus de 18 ans ont participé à l'étude, qui a duré deux ans. Les participants ont été munies d'une montre intelligente qui surveillait en permanence divers indicateurs physiologiques, en particulier les variations du pouls et de la fréquence cardiaque (HRV). « La variabilité du pouls et de la fréquence cardiaque sont des indicateurs qui fournissent des informations essentielles sur les deux systèmes les plus importants de notre organisme : le cœur et le cerveau », explique le Prof. Yamin. « Le cerveau consomme une grande quantité d'énergie et brûle constamment l'oxygène qu'il reçoit du cœur et du système circulatoire. Donc tout changement dans l'activité ou l'état de santé est reflété par une modification de la variation du rythme cardiaque. Lors d'une maladie, le corps se mobilise autour du système immunitaire qui la combat, et par conséquent, la fréquence cardiaque augmente mais reste assez stable. Ainsi la variabilité peut être un indicateur de stress physique ».
En plus de l'utilisation des montres intelligentes, chaque participant a rempli quotidiennement un questionnaire sur son état de santé, vérifiant comment il se sentait physiquement et moralement, s'il avait fait de l'exercice, s'il ressentait des symptômes quelconques etc… Les participants ont en outre reçu des kits de test à domicile pour trois maladies différentes : le coronavirus, la grippe et le streptocoque A, et les ont utilisés selon leurs besoins. Ainsi, en deux ans, les chercheurs ont collecté environ 800 000 questionnaires, et ces informations ont été croisées avec les données obtenues grâce aux montres intelligentes. Au total, 490 cas de grippe, 2 206 cas de corona et 320 de streptocoque A ont été identifiés.
Les modèles construits sur la base des données obtenues ont permis de repérer trois moments critiques après l'exposition à la maladie. Par exemple pour le coronavirus : a. 96 heures après l'infection, les capteurs détectent une première anomalie des indicateurs de fréquence cardiaque. Les chercheurs ont surnommé ce laps de temps « période d'incubation numérique ». b. 130 heures après l'infection, le patient ressent le premier symptôme de la maladie. C'est la « période d'incubation ». c. 168 heures (en moyenne) après l'exposition, le patient effectue un test pour diagnostiquer la maladie. Ce laps de temps a été désigné comme « la période jusqu'à la décision de diagnostic ». L'étude a également révélé que le temps qui s'écoule entre l'infection et le diagnostic numérique, c'est-à-dire la période d'incubation numérique, est encore plus court pour la grippe (24 heures) et le streptocoque A (60 heures).
Avancer le diagnostic
« Le diagnostic précoce est extrêmement important pour prévenir la propagation de la maladie », relève le Prof. Shmueli. « Et malgré cela, nous avons constaté que même après avoir signalé les symptômes, les participants à l'étude avaient tendance à reporter le test encore un certain temps après, 53 heures pour le corona, 39 heures pour la grippe, et 38 heures pour le streptocoque A. Par conséquent, pendant une période assez longue, allant de la contamination au test, ils n'ont pas modifié leur comportement social et ont infecté d'autres personnes. En fait, nous avons constaté qu'en moyenne, les gens effectuaient le test et changeaient leur comportement alors que le pic de la maladie était déjà passé et que les risques d'infection avaient diminué. Le délai écoulé entre le diagnostic numérique et le test, 64 heures en cas de corona, 68 heures en cas de grippe et 58 heures pour le streptocoque A, est donc extrêmement critique ».
« Nos résultats indiquent qu'au niveau de la population, le diagnostic numérique peut réduire considérablement la propagation des maladies infectieuses, en incitant les patients à modifier leur comportement à un stade beaucoup plus précoce », commente le Prof. Yamin. « La méthode peut même empêcher la prochaine épidémie, en abaissant le taux d’infection au-dessous de 1, chaque patient infectant moins d’une autre personne, et l’épidémie s’atténuant ». Les chercheurs ajoutent qu’un diagnostic précoce est également essentiel pour un traitement efficace de la maladie. En particulier dans le cas du corona, les traitements existants ne sont très efficaces qu'à un stade précoce, de sorte qu'ils peuvent prévenir des maladies graves, des hospitalisations et même la mort.
Prévenir les futures épidémies
« Dans le projet de recherche que nous avons soumis à l'Union européenne en octobre 2019, peu avant le déclenchement de l'épidémie de corona, et qui a été retenu pour financement, j'ai avancé que les maladies infectieuses représentent le plus grand risque pour l'humanité », conclut le Prof. Yamin conclut. « Cette menace est particulièrement grave à l’époque moderne, caractérisée par une densité de population importante et une multiplication des vols internationaux et des contacts entre les personnes, surtout dans le monde occidental. En conséquence, les nouvelles maladies, mutations et variants se propagent à un rythme jamais enregistré depuis l’aube de l’histoire. Cependant, la technologie moderne peut nous aider à faire face à cette menace et à élaborer des stratégies efficaces pour la préservation de la santé publique. La technologie des montres intelligentes est relativement nouvelle, mais il apparaît déjà clairement qu’elle présente un énorme potentiel. Des chercheurs du monde entier développent des capteurs portables offrant des niveaux de sensibilité et de précision sans cesse améliorés. Cette technologie innovante pourrait constituer un outil extrêmement important pour prévenir de futures épidémies ».
Photos:
1. Le Prof. Dan Yamin
2. Le Prof. Erez Shmueli
(Crédit: Université de Tel-Aviv)
