L'impact de la pollution atmosphérique sur la consommation d'antimicrobiens dans la population générale (ONAIR)

Le projet ONAIR comprendra les deux sous-études décrites ci-dessous :

SOUS-ETUDE 1

1.1 Conception : Une analyse de séries chronologiques en deux parties de l'association entre la concentration des principaux polluants atmosphériques (PM2,5, PM10, NO2, O3) entre 2006 et 2022 et la consommation quotidienne d'antimicrobiens par la population générale.

1.2 Portée de l'étude et sources d'information autorisées : L'étude sera réalisée dans les 11 villes de Catalogne de plus de 100 000 habitants, réparties dans les quatre provinces de la région. Ces villes abritent 3 283 501 personnes. Des données quotidiennes sur la pollution de l'air seront obtenues auprès du Réseau de surveillance et de prévision de la pollution atmosphérique (XVPCA). La consommation quotidienne d'antimicrobiens sera estimée à partir des données officielles de prescription enregistrées par le Conseil du Collège des pharmaciens de Catalogne (CCFC) autorisé par le ministère de la Santé de Catalogne. Les variables cliniques secondaires à l'étude seront obtenues auprès de l'Agence d'évaluation de la qualité et de la santé de Catalogne.

1.3 Sujets d'étude : Adultes et enfants vivant dans les 11 villes étudiées.

1.4 Définitions : Pollution atmosphérique. Cela se définit comme la détection de toute substance dans l'air qui peut nuire à la santé des humains, des animaux ou des plantes, ou causer des dommages matériels. La pollution de l'air provient de différentes sources; il varie en fonction de sa composition qui, à son tour, varie en fonction de la température et de l'humidité de l'environnement. Aux fins de cette étude, étant donné que les stations de surveillance de la qualité de l'air n'enregistrent pas toutes des données sur tous les composés, les PM10, PM2,5, NO2 et 03 seront analysés. DDD (dose journalière définie). Il s'agit de l'unité technique de mesure et de comparaison équivalente à la dose moyenne journalière d'entretien d'un médicament utilisé dans son indication principale par une voie d'administration déterminée chez l'adulte, exprimée en quantité de principe actif. Il est défini et mis à jour par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) (https://www.whocc.no/ddd/definition_and_general_considera/#General). DDD/TID (dose journalière définie pour mille habitants par jour). Ce paramètre est destiné à comparer la consommation de médicaments exprimée en nombre de DDD pour différentes zones géographiques et/ou périodes. Il est calculé en multipliant le nombre de DDD consommés par millier d'habitants et en divisant par le nombre de jours de la période considérée et par le nombre d'habitants. Formule DDD/TID = (nºP x NºF x AF x 1000) / (DDD x nº d'habitants x nº de jours) (nºP = nombre de colis distribués quotidiennement. NºF = nombre de formes pharmaceutiques (par exemple, pilules, gélules, etc.) par emballage. PA = quantité de principe actif par forme pharmaceutique). Dénominateur de la population : pour calculer le nombre d'habitants, on utilisera la population (usagers titulaires d'une carte de santé individuelle et affectée à un centre de soins) prise en charge par chaque praticien, calculée à partir des données du système d'information sur les soins primaires, comprenant également le personnel infirmier population d'origine.

1.5 Description des variables : Principale variable de résultat : dose quotidienne définie d'antimicrobiens pour 1000 habitants-jour. Principales variables indépendantes : concentrations de PM10, PM2,5, NO2 et 03.

Variables confusionnelles : Année, jour de la semaine, température et humidité relative.

Variables de résultat secondaires : coûts quotidiens définis des antimicrobiens pour 1 000 habitants-jour, mortalité due à des causes naturelles, mortalité due à des causes respiratoires, hospitalisations pour causes respiratoires et consultations de soins primaires pour symptômes respiratoires.

1.6 Collecte des données : Données sur la pollution : Les données sur la pollution dans les 11 villes étudiées de 2006 à 2020 seront obtenues auprès de la XVPCA pour l'analyse des séries chronologiques. Dans chaque zone de qualité de l'air, des zones distinctes peuvent être identifiées selon l'utilisation du sol (niveau 1 : zones urbaines, suburbaines ou rurales) et le type de sources d'émission (niveau 2 : trafic, industriel ou de fond).

Les séries chronologiques de la température et de l'humidité relative quotidiennes moyennes de 2006 à 2020, mesurées par le Service météorologique catalan, seront enregistrées. Des données quotidiennes sur la pollution, la température et l'humidité dans ces zones en 2021 et 2022 seront collectées de manière prospective. Le jour de la semaine et la série chronologique des cas quotidiens de grippe seront également considérés comme des variables confusionnelles. Les associations entre les concentrations des principaux polluants, la consommation quotidienne d'antimicrobiens (DDD/TID) et les variables secondaires décrites seront évaluées dans des analyses séparées en utilisant une approche de série chronologique standard, un protocole analytique en deux étapes qui a été largement appliqué dans les années précédentes. études de séries chronologiques dans de nombreuses villes différentes. Données sur la population et la consommation d'antimicrobiens. Les données seront collectées par âge (> 65 ans), sexe et région.

Pour le calcul de la DDD/TID et du coût dispensé/TID seront collectées les données quotidiennes suivantes par code postal : le médicament (combinaison principe actif + forme pharmaceutique + dose + nombre de formes pharmaceutiques par conditionnement), code ATC, nombre de forfaits distribués, date de distribution et prix officiel de chaque forfait. Le nombre d'usagers avec une carte de santé individuelle et un centre de soins assigné sera également enregistré.

1.7 Analyse statistique : Dans une première étape, les associations entre la dose quotidienne d'antibiothérapie et les polluants atmosphériques évalués seront estimées dans chaque ville à l'aide de modèles linéaires généralisés quasi-Poisson. Comme dans les études précédentes, les covariables suivantes seront incluses dans le modèle principal : l'année (lissée par des splines cubiques) pour contrôler la tendance et la saisonnalité temporelle des indicateurs ; une variable indiquant le jour de la semaine pour tenir compte des variations hebdomadaires à court terme ; et la température (lissée par des splines) et l'humidité relative (lissée par des splines) pour contrôler les effets de confusion non linéaires potentiels des conditions météorologiques dans les zones où ces informations sont disponibles. Étant donné que l'effet possible d'un polluant sur la dose quotidienne d'antibiotique peut être projeté sur les jours suivants, une gamme de décalages temporels sera explorée dans les modèles estimés. La même procédure sera appliquée à la température. Dans un deuxième temps, un modèle à effets aléatoires sera utilisé pour méta-analyser les estimations de l'association entre le polluant et la consommation quotidienne d'antimicrobiens obtenues dans chaque ville. Ainsi, on obtiendra les estimations agrégées et leurs intervalles de confiance à 95 % de la variation en pourcentage de la consommation quotidienne d'antimicrobiens pour chaque augmentation de 10 μg/m3. Le test I² sera utilisé pour évaluer l'hétérogénéité entre les villes. De même, des modèles seront estimés pour évaluer les associations entre les variables de résultats secondaires et les polluants atmosphériques. L'analyse statistique sera effectuée à l'aide du package statistique R (version 3.6.1 ou supérieure (R Foundation for Statistical Computing) en utilisant mgcv pour les modèles principaux et rmeta pour le modèle à effets aléatoires. La signification statistique sera considérée pour p <0,05.

1.8 Limites : Une limitation possible peut être la difficulté à distinguer l'impact de la pollution sur la consommation d'antibiotiques comme une relation de cause à effet directe ou comme un facteur confondant dans la relation de cause à effet entre la pollution de l'air et les exacerbations respiratoires d'une pathologie antérieure.

SOUS-ETUDE 2

2.1 Conception : Étude observationnelle descriptive de la concentration de gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) dans la région de Barcelone au cours de la période 2021-2023. Les différences entre la concentration de ces gènes à une station de surveillance de la qualité de l'air à proximité d'un hôpital et à une autre station ailleurs dans la ville, seront évaluées, ainsi que les différences intersaisonnières et intermensuelles. La présence de certains gènes de résistance sera évaluée en relation avec la consommation de certains groupes d'antimicrobiens dans la population étudiée.

2.2 Portée de l'étude et sources d'information : L'étude sera réalisée dans la ville de Barcelone. Les échantillons de pollution de l'air seront obtenus pour analyse à partir de trois stations de surveillance de la qualité de l'air de la XVPCA : l'une au centre-ville où il y a un volume de trafic important, et l'autre située à proximité d'un hôpital de troisième niveau.

2.3 Sujets d'étude : Adultes et enfants vivant dans la ville de Barcelone.

2.4 Définitions : ARG (gène de résistance aux antibiotiques) : fragment du génome d'un micro-organisme qui code les mécanismes de résistance aux antimicrobiens. Les micro-organismes peuvent acquérir des ARG soit par héritage, soit par transfert horizontal de gènes d'autres micro-organismes. Pollution de l'air : voir la définition dans le sous-projet 1, section 1.4.

2.5 Variables de l'étude : principale variable de résultat : concentration de gènes de résistance aux antibiotiques/mois. Principale variable indépendante : dose quotidienne définie d'antimicrobiens pour 1 000 habitants-jour.

2.6 Collecte : Collecte d'échantillons : Les échantillons des filtres utilisés pour mesurer les concentrations de PM seront collectés dans trois stations de la zone 1 de la XVPCA, correspondant à la ville de Barcelone. Des échantillons seront prélevés dans deux stations représentatives de la pollution liée au trafic urbain (Plaça Universitat et Poble Nou) et dans une autre station représentative d'une zone hospitalière (Parc de Vall D'Hebron). L'échantillonnage aura lieu le premier mardi de chaque mois. Ainsi, trois mesures mensuelles seront effectuées sur un total de 30 mois, soit un total de 90 échantillons seront prélevés. S'il y a un épisode de forte contamination au cours de l'étude, un échantillonnage supplémentaire sera évalué. Les données météorologiques correspondant à chaque jour de mesure seront également enregistrées.

Traitement des échantillons : les échantillons seront prélevés à travers des filtres en fibre de quartz Pallflex à grand volume (30 m3) (15 cm de diamètre). Avant utilisation, les filtres seront stérilisés à 205°C pendant 5 heures et conditionnés pendant 48 heures à 20°C et 50% d'humidité relative. Chaque filtre sera pesé trois fois toutes les 24 heures dans une microbalance avec une sensibilité de 1g. Après l'échantillonnage, les filtres seront transportés au laboratoire de microbiologie où des échantillons de PM2,5 seront extraits, comme suit. Tout d'abord, le filtre sera coupé avec un cutter stérilisé. Ensuite, chaque fragment de filtre sera ajouté à 2 ml d'eau purifiée stérile avec une solution de Tween 20 à 0,05 % dans une cuve à centrifuger stérile ; ensuite, une sonication de 20 minutes sera effectuée suivie de 40 minutes d'agitation vortex à 2800rpm. Les échantillons de PM2,5 seront conservés à -20 ºC jusqu'à leur traitement définitif. Extraction d'ADN et séquençage shotgun d'ADN microbien : De la dilution obtenue, 1mg/mL sera extrait. L'extraction de l'ADN sera effectuée automatiquement à l'aide de l'équipement KingFisher (ThermoFisher) avec le kit MagMaxTM Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation (ThermoFisher). Les bibliothèques seront construites à l'aide du kit Illumina Nextera-XT®.

Le séquençage se fera 2x150bp sur un NextSeq550® par Illumina. La qualité des séquences sera analysée avec le programme FastQC1 et le filtrage correspondant sera effectué avec le programme Trimmomatic2. La contamination humaine sera éliminée en cartographiant les séquences filtrées contre le génome humain avec le programme Bowtie 23. Le logiciel Metaphlan v24 sera utilisé pour déduire la composition microbienne. Pour étudier le résistome, les gènes acquis de résistance aux antibiotiques et les mutations ponctuelles chromosomiques seront identifiés avec ResFinder 3.05. Données de population et données de consommation d'antimicrobiens : ces données seront collectées de la même manière que décrit pour le sous-projet 1 (voir section), mais dans la région de Barcelone, et plus précisément dans les codes postaux correspondant aux zones où les données métagénomiques sont collectées.

2.7 Analyse statistique : des cartes thermiques seront créées pour l'abondance relative d'ARG en fonction des différences de 2-ΔCT. Une analyse de réseau sera effectuée sur la base des corrélations de rang de Spearman pour visualiser la coïncidence des sous-types d'ARG dans l'air et dans les communautés bactériennes. Les concentrations d'ARG au cours de différents mois et saisons seront comparées à l'aide de boîtes à moustaches. De plus, une corrélation de Pearson sera faite pour relier la concentration d'ARG à la consommation d'antimicrobiens dans les zones étudiées. Pour évaluer la richesse et la diversité de la communauté bactérienne, la diversité Alpha sera calculée à l'aide de Mothur 1.30.1 conformément à la littérature (Schloss et al, 2009) pour un niveau de confiance de 95%. L'analyse statistique sera effectuée à l'aide du package statistique R version 3.6.1 ou supérieure (R Foundation for Statistical Computing).

2.8 Limites : La principale limite de cette sous-étude est sa nature descriptive. La période de temps étudiée ne permet pas d'établir des relations temporelles directes entre le degré de pollution de l'air et la concentration d'ARG dans une journée donnée. De plus, en raison de la complexité de la technique, seul un nombre limité de déterminations ARG peut être effectué ; par conséquent, l'analyse de leur relation avec la consommation d'antimicrobiens par la population devra être descriptive.

3. CONSIDÉRATIONS ÉTHIQUES : Ce projet de recherche biomédicale a été évalué par le comité d'éthique de la recherche de l'hôpital universitaire de Bellvitge. Elle sera menée sous les préceptes de la Déclaration d'Helsinki (Fortaleza, 2013). Les données cliniques agrégées de la base de données du ministère de la Santé de Catalogne seront utilisées. Pour cette raison, l'exigence de consentement éclairé a été levée par le Comité d'éthique. Néanmoins, les données seront traitées conformément à la réglementation espagnole (loi organique 3/2018) et européenne (règlement [UE] 2016/679).