Trouver et interrompre les voies de transmission des infections dans les hôpitaux
Les hôpitaux sont devenus eux-mêmes des foyers d'infection lors de la pandémie Covid. Des chercheurs de l'ETH Zurich, de l'EPFL et de l'ISI Foundation ont donc développé un système de suivi pour les établissements de santé, capable d'identifier les risques d'infection. Les premiers tests en Suisse et en Afrique montrent son potentiel.
En bref
- En collaboration avec un spin-off de l'ETH, les chercheurs développent un système de suivi portable à ultra large bande pour suivre plus précisément les contacts de proximité dans les réseaux d'infection dans les hôpitaux.
- L'équipe de recherche a testé un dispositif qui détecte les distances de contact entre les membres du personnel hospitalier en Suisse, au Kenya et en Côte d'Ivoire.
- Les résultats aident à étudier les sources potentielles de danger et l'impact des différents types de masques sur la propagation de l'infection, ainsi qu'à adapter les technologies et les procédures aux différences culturelles.
Les infections contractées en milieu hospitalier constituent un problème majeur. "Pendant la pandémie de Covid, les infections se sont souvent produites dans les hôpitaux. Cela ne mettait pas seulement en danger les patients affaiblis, mais de nombreuses installations ont également rencontré de gros problèmes de personnel, car de nombreux collaborateurs tombaient malades en même temps", explique Onicio Batista Leal Neto.
Leal Neto était jusqu'à récemment chercheur senior au sein du Systems Security Group du Département d'informatique de l'ETH Zurich et a maintenant rejoint l'équipe en tant qu'assistant de recherche. page externeProfesseur d'épidémiologie numérique a commencé à l'université d'Arizona. Lui et d'autres chercheurs voulaient découvrir comment mieux détecter les foyers d'infection et comment enrayer leur propagation. Pour pouvoir interrompre de manière ciblée les chaînes d'infection, il est nécessaire de connaître les interactions entre les personnes. Le réseau social d'une personne indique à cet égard les voies de propagation possibles d'une infection.
La précision des mesures améliore la prévention
Dans le cadre du projet "Wearable Proximity Platform", des informaticiens et des épidémiologistes de l'ETH Zurich, de l'EPFL, de l'ISI Foundation et de la spin-off de l'ETH 3db Access ont développé un système de suivi de proximité, c'est-à-dire un "système de mesure de la distance" capable de mesurer la distance et la proximité entre les personnes afin d'évaluer le risque d'infection, notamment dans un environnement hospitalier. Des badges spéciaux constituent le cœur technologique du système. Ils fonctionnent en combinant la technologie radio UWB (ultra large bande) de 3db Access avec le logiciel intégré et l'expérience de la coopération SocioPatterns, dirigée par la fondation ISI. L'ISI est un centre de recherche européen multidisciplinaire situé près de Turin. Au cours des dix dernières années, cette coopération a étudié les réseaux humains de proximité dans de nombreux contextes importants pour la propagation des maladies infectieuses, notamment les écoles, les hôpitaux, les lieux de rassemblement et les zones rurales pauvres en ressources dans le monde entier.
"Pour détecter les réseaux d'infection, une mesure plus précise de la distance pourrait faire toute la différence. Si ce n'est pour COVID, du moins pour de nombreuses autres maladies", explique Leal Neto. Par exemple, lors de la pandémie de COVID-19, on a constaté qu'une infection par le virus Corona avait de fortes chances d'être transmise si une rencontre durait au moins 15 minutes et avait lieu à une distance inférieure à 150 centimètres. Comparable à l'application SwissCovid pendant la pandémie, le nouveau système a donc le potentiel de mieux identifier les chaînes d'infection sur la base de la durée et de la distance de contact.
Les facteurs culturels sont déterminants
L'équipe de recherche a testé son approche dans différents environnements, notamment dans un hôpital cantonal suisse, dans des établissements de santé en Afrique et dans deux villages au Kenya et en Côte d'Ivoire.
La technologie et ses possibilités ne sont toutefois qu'un aspect du système, le contexte en est un autre. "Comprendre l'environnement culturel est tout aussi important pour la réussite d'une telle application", explique Leal Neto, fort de son expérience dans de nombreux projets menés en collaboration avec le groupe SocioPatterns, notamment au Brésil et au Malawi. Les données fournies par le système doivent être interprétées différemment en fonction des circonstances qui l'accompagnent. Une réflexion porte sur la manière exacte dont les capteurs sont portés. Les vêtements en tissu épais, par exemple, peuvent nuire à la qualité du signal. Dans ce contexte, Leal Neto et l'équipe de recherche ont déjà testé le système sous toutes les coutures à un stade précoce, avec des premiers tests pratiques en Suisse, au Kenya et en Côte d'Ivoire.
Détecter les situations à risque
En Suisse, la quasi-totalité des près de 40 collaborateurs du service ambulatoire de la clinique d'infectiologie de l'hôpital cantonal de Saint-Gall - du personnel soignant à l'administration en passant par les équipes de médecins - ont été équipés de ces badges pendant une journée de travail. En outre, quatre capteurs fixes ont été installés près de la machine à café, dans la salle de séjour et sur les distributeurs d'hygiène des mains dans deux chambres de patients. "Le système n'en est qu'à ses débuts, mais les premiers résultats sont déjà très instructifs. De telles applications ont un grand potentiel à l'hôpital", explique Philipp Kohler. Il s'occupe de l'étude en tant que médecin principal du côté de l'hôpital cantonal.
Dans les hôpitaux, de tels systèmes permettent avant tout une prévention beaucoup plus efficace. "Si nous savons où et dans quelles circonstances ont lieu les contacts à risque, nous pouvons par exemple introduire l'obligation de porter un masque dans certaines situations", explique Kohler. En outre, des questions telles que l'impact de différents types de masques ou de routines de désinfection des mains sur le taux d'infection pourraient également être étudiées.
Un défi pour les communautés villageoises
Au Kenya et en Côte d'Ivoire, l'équipe de recherche a collaboré avec deux organisations partenaires locales pour effectuer des tests dans les zones rurales. Il s'agissait du Centre suisse de recherches scientifiques (CSRS) en Côte d'Ivoire et du Center for Public Development (CPDH) au Kenya. Pour Onicio, cette collaboration avec des organisations locales était une étape importante : "Pour que les gens participent, un projet doit intégrer le tissu social local et les normes sociales des communautés". Au total, 340 collaborateurs d'établissements de santé ainsi que des villageois:es ont participé.
Les résultats montrent que le système fonctionne bien pour les collaborateurs des hôpitaux au Kenya et en Côte d'Ivoire. En revanche, le système s'est avéré moins adapté aux communautés villageoises. Elles n'ont pas utilisé les appareils de manière continue. Pour Leal Neto, ces tests montrent qu'il faut toujours tenir compte du contexte culturel global lors de l'introduction de systèmes techniques. Il est convaincu que c'est également un thème pour la formation dans les hautes écoles : "Pour pouvoir développer des systèmes performants, les étudiants doivent comprendre les facteurs culturels qui influencent une application au même titre que les contextes techniques".
C'est précisément là que réside pour lui sa plus grande motivation : "Par mon travail, je veux contribuer à ce que les communautés mal desservies puissent également profiter des technologies modernes".
Utilisable pour économiser de l'énergie
En ce qui concerne l'application de cette technologie, l'équipe de recherche voit surtout deux possibilités d'amélioration pour l'avenir. Premièrement, les capteurs utilisent la technologie Bluetooth Low Energy pour s'identifier mutuellement. Cela leur permet de réduire davantage leur consommation d'énergie, comme c'est le cas pour d'autres plateformes existantes. L'UWB, plus gourmand en énergie, n'a alors plus qu'à déterminer la distance exacte entre les capteurs. Deuxièmement, ils veulent utiliser la technologie LoRa ("long range" en anglais), particulièrement efficace sur le plan énergétique et développée pour l'Internet des objets (IoT), pour la transmission des données.
Collaboration de recherche pour le bien commun
Ce projet fait partie de l'initiative transversale "EPFL COVID-19 Real-Time Epidemiology". Cette initiative est dirigée par l'EPFL. Y participent également le Département d'informatique de l'ETH Zurich, 3db Access, la TU Delft, l'University College London (UCL) et l'ISI Foundation. Il vise à développer un ensemble d'outils sécurisés, open-source et plus respectueux de la vie privée, adaptés aux épidémiologistes et aux professionnels de la santé publique. Le projet est financé par la Fondation Botnar.
Le Département d'architecture de l'ETH Zurich a joué un rôle déterminant dans le développement de l'architecture de la technologie à très haut débit. "Jusqu'à présent, nos recherches dans le domaine de la technologie UWB se sont principalement concentrées sur les applications de sécurité. Je suis heureux que nos résultats soient désormais utilisés dans le cadre de la prévention des épidémies", déclare Srdjan Čapkun, professeur d'informatique à l'ETH Zurich.
De son côté, la Fondation ISI a développé le logiciel embarqué du capteur ainsi que le pipeline d'analyse et de visualisation des données. Avec le soutien partiel de la Fondation CRT, elle a mis à profit l'expérience acquise dans le cadre de la direction de la collaboration SocioPatterns, une initiative internationale qui, au cours des 15 dernières années, a mené plusieurs études très approfondies sur les réseaux de contact humains avec des capteurs de proximité et a publié à cet effet des jeux de données ouverts qui ont été utilisés dans plus de 2000 articles scientifiques. "Nous sommes convaincus que cette technologie représente une évolution technique prometteuse par rapport aux capteurs de proximité actuels et qu'elle permet d'obtenir des mesures de meilleure qualité des modèles de contact dans des environnements variés et intéressants", déclare Ciro Cattuto, directeur scientifique de la Fondation ISI.
Outre la direction du consortium multi-institutionnel, l'EPFL a développé le plan stratégique du dispositif WPP, soulignant son influence dans les domaines technologique et éthique. L'EPFL a également apporté des connaissances importantes sur l'évaluation des interfaces homme-machine et a conçu des plans pour l'intégration future du procès-verbal ouvert dp3t (en anglais "Decentralised Privacy-Preserving Proximity Tracing"), développé pendant la pandémie COVID-19 pour permettre le suivi numérique des contacts des personnes infectées. "Lorsque nous avons travaillé sur les applications de suivi des contacts pendant la pandémie, nous avons souvent dû restreindre nos conceptions aux limites imposées par Google et Apple. Avec une plateforme indépendante comme la WPP, nous pouvons aider à la prévention des pandémies sans l'intervention des géants de la technologie".,dit Carmela Troncoso, professeure et directrice du SPRING Lab à l'EPFL.