L'épidémiologie consiste à mesurer l'occurrence des maladies et à quantifier les associations entre les maladies et les expositions.

Mesures de l'occurrence de la maladie

La survenue de la maladie peut être mesurée par fréquences (compte) mais est mieux décrit par les taux, qui sont composés de trois éléments : le nombre de personnes touchées (numérateur), le nombre de personnes dans la population source ou de base (c'est-à-dire la population à risque) dont sont issues les personnes touchées et la période couverte. Le dénominateur du taux est le temps-personne total vécu par la population source. Les taux permettent des comparaisons plus informatives entre des populations de tailles différentes que les décomptes seuls. Analyse, la probabilité qu'un individu développe une maladie au cours d'une période de temps spécifiée, est une proportion, allant de 0 à 1, et n'est pas un taux per se. Taux d'attaque, la proportion de personnes dans une population qui sont touchées au cours d'une période donnée, est techniquement une mesure du risque, pas un taux.

La morbidité spécifique à la maladie comprend incidence, qui fait référence au nombre de personnes nouvellement diagnostiquées avec la maladie d'intérêt. Prévalence fait référence au nombre de cas existants. Mortalité fait référence au nombre de personnes décédées.

Incidence est défini comme le nombre de cas nouvellement diagnostiqués au cours d'une période donnée, alors que le taux d'incidence est ce nombre divisé par le temps-personne total vécu par la population source (tableau 1). Pour le cancer, les taux sont généralement exprimés en taux annuels pour 100,000 1,000 personnes. Les taux d'autres maladies plus courantes peuvent être exprimés pour un plus petit nombre de personnes. Par exemple, les taux de malformations congénitales sont généralement exprimés pour XNUMX XNUMX naissances vivantes. Incidence cumulée, la proportion de personnes qui deviennent des cas au cours d'une période donnée, est une mesure du risque moyen pour une population. 

Tableau 1. Mesures de l'occurrence de la maladie : population hypothétique observée pendant une période de cinq ans

*Pour simplifier les calculs, cet exemple suppose que tous les décès sont survenus à la fin de la période de cinq ans, de sorte que les 100 personnes de la population étaient en vie pendant les cinq années complètes.

Prévalence inclut prévalence ponctuelle, le nombre de cas de maladie à un moment donné, et prévalence de la période, le nombre total de cas d'une maladie dont on sait qu'elle a existé à un moment donné au cours d'une période donnée.

Mortalité, qui concerne les décès plutôt que les nouveaux cas de maladie diagnostiqués, reflète les facteurs qui causent la maladie ainsi que les facteurs liés à la qualité des soins médicaux, tels que le dépistage, l'accès aux soins médicaux et la disponibilité de traitements efficaces. Par conséquent, les efforts de génération d'hypothèses et la recherche étiologique peuvent être plus informatifs et plus faciles à interpréter lorsqu'ils sont basés sur l'incidence plutôt que sur les données de mortalité. Cependant, les données sur la mortalité sont souvent plus facilement disponibles sur de grandes populations que les données sur l'incidence.

Le terme taux de mortalité désigne généralement le taux de décès toutes causes confondues, alors que taux de mortalité est le taux de décès dû à une cause spécifique. Pour une maladie donnée, la taux de létalité (techniquement une proportion, pas un taux) est le nombre de personnes qui meurent de la maladie au cours d'une période donnée divisé par le nombre de personnes atteintes de la maladie. Le complément du taux de létalité est le taux de survie. Le taux de survie à cinq ans est une référence commune pour les maladies chroniques telles que le cancer.

La survenue d'une maladie peut varier selon les sous-groupes de la population ou dans le temps. Une mesure de la maladie pour une population entière, sans tenir compte d'aucun sous-groupe, est appelée une taux brut. Par exemple, un taux d'incidence pour tous les groupes d'âge combinés est un taux brut. Les taux pour les différents groupes d'âge sont les taux selon l'âge. Pour comparer deux ou plusieurs populations avec des distributions d'âge différentes, ajusté selon l'âge (ou, normalisé selon l'âge) les taux doivent être calculés pour chaque population en multipliant chaque taux spécifique à l'âge par le pourcentage de la population type (par exemple, l'une des populations à l'étude, la population des États-Unis de 1970) dans ce groupe d'âge, puis en additionnant tous les groupes d'âge pour obtenir produire un taux global ajusté selon l'âge. Les taux peuvent être ajustés en fonction de facteurs autres que l'âge, tels que la race, le sexe ou le statut de fumeur, si les taux spécifiques à la catégorie sont connus.

La surveillance et l'évaluation des données descriptives peuvent fournir des indices sur l'étiologie de la maladie, identifier les sous-groupes à haut risque qui pourraient convenir à des programmes d'intervention ou de dépistage et fournir des données sur l'efficacité de ces programmes. Les sources d'information qui ont été utilisées pour les activités de surveillance comprennent les certificats de décès, les dossiers médicaux, les registres du cancer, d'autres registres de maladies (p. enregistrements.

Mesures d'association

L'épidémiologie tente d'identifier et de quantifier les facteurs qui influencent la maladie. Dans l'approche la plus simple, l'occurrence de la maladie chez les personnes exposées à un facteur suspect est comparée à l'occurrence chez les personnes non exposées. L'ampleur d'une association entre l'exposition et la maladie peut être exprimée soit en absolu or relatif termes. (Voir aussi « Étude de cas : Mesures »).

Les effets absolus sont mesurés par différences de taux ainsi que différences de risque (Tableau 2). UNE différence de taux est un taux moins un deuxième taux. Par exemple, si le taux d'incidence de la leucémie chez les travailleurs exposés au benzène est de 72 pour 100,000 12 années-personnes et que le taux chez les travailleurs non exposés est de 100,000 pour 60 100,000 années-personnes, alors la différence de taux est de XNUMX pour XNUMX XNUMX années-personnes. UNE différence de risque est une différence de risques ou d'incidence cumulée et peut aller de -1 à 1. 

Tableau 2. Mesures d'association pour une étude de cohorte

Différence de taux (DR) = 500/100,000 250 - 100,000/XNUMX XNUMX

= 250/100,000 XNUMX par an

(146.06/100,000 353.94 - 100,000/XNUMX XNUMX)*

Ratio de taux (ou risque relatif) (RR) =  

Risque attribuable aux personnes exposées (AR_e) = 100/20,000 200 - 80,000/XNUMX XNUMX

= 250/100,000 XNUMX par an

Pourcentage de risque attribuable chez les personnes exposées (AR_e%) =

 Risque attribuable à la population (PAR) = 300/100,000 200 - 80,000/XNUMX XNUMX

= 50/100,000 XNUMX par an

Pourcentage de risque attribuable à la population (PAR%) =

 * Entre parenthèses Intervalles de confiance à 95 % calculés à l'aide des formules dans les encadrés.

Effets relatifs sont basés sur des ratios de taux ou des mesures de risque, plutôt que sur des différences. UNE rapport de taux est le rapport d'un taux dans une population au taux dans une autre. Le ratio de taux a également été appelé le rapport de risque, risque relatif, taux relatifet incidence (ou mortalité) rapport de taux. La mesure est sans dimension et va de 0 à l'infini. Lorsque le taux dans deux groupes est similaire (c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'effet de l'exposition), le rapport de taux est égal à l'unité (1). Une exposition qui augmente le risque donnerait un rapport de taux supérieur à l'unité, tandis qu'un facteur de protection donnerait un rapport compris entre 0 et 1. excès de risque relatif est le risque relatif moins 1. Par exemple, un risque relatif de 1.4 peut également être exprimé comme un excès de risque relatif de 40 %.

Dans les études cas-témoins (également appelées études cas-témoins), les personnes atteintes de la maladie sont identifiées (cas) et les personnes non malades sont identifiées (témoins ou référents). Les expositions passées des deux groupes sont comparées. La probabilité d'être un cas exposé est comparée à la probabilité d'être un témoin exposé. Les décomptes complets des populations sources de personnes exposées et non exposées ne sont pas disponibles, de sorte que les taux de maladie ne peuvent pas être calculés. Au lieu de cela, les cas exposés peuvent être comparés aux témoins exposés en calculant chances relativesou de la rapport de cotes (tableau 3). 

Tableau 3. Mesures d'association pour les études cas-témoins : exposition à la poussière de bois et adénocarcinome des fosses nasales et des sinus paranasaux

Cotes relatives (rapport de cotes) (OR) =

Pourcentage de risque attribuable chez les personnes exposées () =

Pourcentage de risque attribuable à la population (PAR%) =

De = proportion de témoins exposés = 55/195 = 0.28

* Entre parenthèses Intervalles de confiance à 95 % calculés à l'aide des formules de l'encadré au verso.

Source : Adapté de Hayes et al. 1986.

Les mesures relatives de l'effet sont utilisées plus fréquemment que les mesures absolues pour rendre compte de la force d'une association. Cependant, des mesures absolues peuvent fournir une meilleure indication de l'impact d'une association sur la santé publique. Une petite augmentation relative d'une maladie courante, telle qu'une maladie cardiaque, peut affecter davantage de personnes (grande différence de risque) et avoir plus d'impact sur la santé publique qu'une forte augmentation relative (mais petite différence absolue) d'une maladie rare, telle que angiosarcome du foie.

Test de signification

Les tests de signification statistique sont souvent effectués sur des mesures d'effet pour évaluer la probabilité que l'effet observé diffère de l'hypothèse nulle (c'est-à-dire aucun effet). Alors que de nombreuses études, en particulier dans d'autres domaines de la recherche biomédicale, peuvent exprimer leur importance en valeurs p, les études épidémiologiques présentent généralement intervalles de confiance (CI) (aussi appelé limites de confiance). Un intervalle de confiance à 95 %, par exemple, est une plage de valeurs pour la mesure de l'effet qui comprend la mesure estimée obtenue à partir des données de l'étude et celle qui a une probabilité de 95 % d'inclure la valeur réelle. Les valeurs en dehors de l'intervalle sont considérées comme peu susceptibles d'inclure la véritable mesure de l'effet. Si l'IC d'un rapport de taux inclut l'unité, il n'y a pas de différence statistiquement significative entre les groupes comparés.

Les intervalles de confiance sont plus informatifs que les valeurs de p seules. La taille d'une valeur de p est déterminée par l'une ou les deux raisons. Soit la mesure de l'association (p. ex., rapport des taux, différence de risque) est importante, soit les populations étudiées sont importantes. Par exemple, une petite différence dans les taux de maladie observés dans une grande population peut produire une valeur de p hautement significative. Les raisons de la grande valeur de p ne peuvent pas être identifiées à partir de la seule valeur de p. Les intervalles de confiance nous permettent cependant de démêler les deux facteurs. Premièrement, l'ampleur de l'effet est perceptible par les valeurs de la mesure de l'effet et les nombres englobés par l'intervalle. Des ratios de risque plus élevés, par exemple, indiquent un effet plus fort. Deuxièmement, la taille de la population affecte la largeur de l'intervalle de confiance. Les petites populations avec des estimations statistiquement instables génèrent des intervalles de confiance plus larges que les grandes populations.

Le niveau de confiance choisi pour exprimer la variabilité des résultats (la « signification statistique ») est arbitraire, mais a traditionnellement été de 95 %, ce qui correspond à une valeur de p de 0.05. Un intervalle de confiance à 95 % a une probabilité de 95 % de contenir la vraie mesure de l'effet. D'autres niveaux de confiance, comme 90 %, sont parfois utilisés.

Les expositions peuvent être dichotomiques (p. ex., exposées et non exposées) ou peuvent impliquer plusieurs niveaux d'exposition. Les mesures des effets (c.-à-d. la réponse) peuvent varier selon le niveau d'exposition. Évaluation exposition-réponse relations est une partie importante de l'interprétation des données épidémiologiques. L'analogue de l'exposition-réponse dans les études animales est la « dose-réponse ». Si la réponse augmente avec le niveau d'exposition, une association est plus susceptible d'être causale que si aucune tendance n'est observée. Les tests statistiques pour évaluer les relations exposition-réponse comprennent le test d'extension de Mantel et le test de tendance du chi carré.

Standardisation

Pour tenir compte de facteurs autres que l'exposition primaire d'intérêt et la maladie, des mesures d'association peuvent être standardisé grâce à des techniques de stratification ou de régression. La stratification consiste à diviser les populations en groupes homogènes par rapport au facteur (p. ex., groupes de sexe, groupes d'âge, groupes de fumeurs). Les rapports de risque ou les rapports de cotes sont calculés pour chaque strate et les moyennes globales pondérées des rapports de risque ou des rapports de cotes sont calculées. Ces valeurs globales reflètent l'association entre l'exposition primaire et la maladie, ajustée du facteur de stratification, c'est-à-dire l'association avec les effets du facteur de stratification supprimé.

A ratio de taux standardisé (SRR) est le rapport de deux taux standardisés. En d'autres termes, un SRR est une moyenne pondérée des ratios de taux spécifiques à la strate où les pondérations pour chaque strate sont la distribution personne-temps du groupe non exposé ou référent. Les SRR de deux groupes ou plus peuvent être comparés si les mêmes poids sont utilisés. Des intervalles de confiance peuvent être construits pour les SRR comme pour les ratios de taux.

La taux de mortalité standardisé (SMR) est une moyenne pondérée des ratios de taux spécifiques à l'âge où les pondérations (par exemple, personne-temps à risque) proviennent du groupe à l'étude et les taux proviennent de la population de référence, à l'opposé de la situation dans un SRR. La population de référence habituelle est la population générale, dont les taux de mortalité peuvent être facilement disponibles et basés sur de grands nombres et sont donc plus stables que l'utilisation des taux d'une cohorte non exposée ou d'un sous-groupe de la population professionnelle étudiée. L'utilisation des poids de la cohorte au lieu de la population de référence est appelée standardisation indirecte. Le SMR est le rapport du nombre observé de décès dans la cohorte au nombre attendu, basé sur les taux de la population de référence (le rapport est généralement multiplié par 100 pour la présentation). S'il n'y a pas d'association, le SMR est égal à 100. Il convient de noter qu'étant donné que les taux proviennent de la population de référence et que les pondérations proviennent du groupe d'étude, deux SMR ou plus ont tendance à ne pas être comparables. Cette non-comparabilité est souvent oubliée dans l'interprétation des données épidémiologiques et des conclusions erronées peuvent être tirées.

Effet travailleur en bonne santé

Il est très courant que les cohortes professionnelles aient une mortalité totale inférieure à celle de la population générale, même si les travailleurs courent un risque accru pour certaines causes de décès dues à des expositions sur le lieu de travail. Ce phénomène, appelé le effet travailleur en bonne santé, reflète le fait que tout groupe de personnes employées est susceptible d'être en meilleure santé, en moyenne, que la population générale, qui comprend les travailleurs et les personnes incapables de travailler en raison de maladies et d'incapacités. Le taux de mortalité global dans la population générale a tendance à être plus élevé que celui des travailleurs. L'effet varie en intensité selon la cause du décès. Par exemple, il semble être moins important pour le cancer en général que pour la maladie pulmonaire obstructive chronique. L'une des raisons en est qu'il est probable que la plupart des cancers ne se seraient pas développés à partir d'une prédisposition au cancer sous-jacente à la sélection d'emploi/de carrière à un plus jeune âge. L'effet du travailleur en bonne santé dans un groupe de travailleurs donné a tendance à diminuer avec le temps.

Mortalité proportionnelle

Parfois, un tableau complet d'une cohorte (c'est-à-dire le temps-personne à risque) n'est pas disponible et il n'y a d'informations que sur les décès ou un sous-ensemble de décès subis par la cohorte (par exemple, les décès parmi les retraités et les employés actifs, mais pas parmi les travailleurs qui ont quitté leur emploi avant d'avoir droit à une pension). Le calcul des années-personnes nécessite des méthodes spéciales pour traiter l'évaluation du temps-personne, y compris les méthodes des tables de mortalité. Sans informations sur le temps-personne total de tous les membres de la cohorte, quel que soit le statut de la maladie, les SMR et les SRR ne peuvent pas être calculés. Au lieu, taux de mortalité proportionnels (PMR) peuvent être utilisés. Un TMP est le rapport du nombre observé de décès dus à une cause spécifique par rapport au nombre attendu, basé sur la proportion du nombre total de décès dus à la cause spécifique dans la population de référence, multiplié par le nombre total de décès dans l'étude groupe, multiplié par 100.

Comme la proportion de décès toutes causes confondues doit être égale à 1 (TMP=100), certains TMP peuvent sembler excédentaires, mais sont en réalité artificiellement gonflés en raison des déficits réels des autres causes de décès. De même, certains déficits apparents peuvent simplement refléter des excès réels d'autres causes de décès. Par exemple, si les épandeurs aériens de pesticides ont un grand excédent réel de décès dus à des accidents, l'exigence mathématique selon laquelle le PMR pour toutes les causes combinées est égal à 100 peut faire apparaître une ou d'autres causes de décès comme déficientes même si la mortalité est excessive. Pour remédier à ce problème potentiel, les chercheurs qui s'intéressent principalement au cancer peuvent calculer ratios proportionnels de mortalité par cancer (PCMR). Les PCMR comparent le nombre observé de décès par cancer au nombre attendu en fonction de la proportion du nombre total de décès par cancer (plutôt que de tous les décès) pour le cancer d'intérêt dans la population de référence multiplié par le nombre total de décès par cancer dans le groupe d'étude, multiplié par 100. Ainsi, le PCMR ne sera pas affecté par une aberration (excès ou déficit) dans une cause de décès non cancéreuse, comme les accidents, les maladies cardiaques ou les maladies pulmonaires non malignes.

Les études PMR peuvent être mieux analysées en utilisant rapports de cotes de mortalité (MORs), analysant essentiellement les données comme si elles provenaient d'une étude cas-témoin. Les « témoins » sont les décès d'un sous-ensemble de tous les décès que l'on pense être sans rapport avec l'exposition à l'étude. Par exemple, si l'intérêt principal de l'étude était le cancer, les rapports de cotes de mortalité pourraient être calculés en comparant l'exposition parmi les décès par cancer à l'exposition parmi les décès cardiovasculaires. Cette approche, comme le PCMR, évite les problèmes avec le PMR qui surviennent lorsqu'une fluctuation d'une cause de décès affecte le risque apparent d'une autre simplement parce que le PMR global doit être égal à 100. Le choix des causes de décès de contrôle est cependant critique. . Comme mentionné ci-dessus, ils ne doivent pas être liés à l'exposition, mais la relation possible entre l'exposition et la maladie peut ne pas être connue pour de nombreuses maladies de contrôle potentielles.

Risque attribuable

Il existe des mesures disponibles qui expriment la quantité de maladie qui serait attribuable à une exposition si l'association observée entre l'exposition et la maladie était causale. Le risque attribuable chez les personnes exposées (A.R._e) est le taux de maladie chez les personnes exposées moins le taux chez les personnes non exposées. Étant donné que les taux de maladie ne peuvent pas être mesurés directement dans les études cas-témoins, le RA_e est calculable uniquement pour les études de cohorte. Une mesure connexe, plus intuitive, la pourcentage de risque attribuable chez les personnes exposées (A.R._e%), peut être obtenu à partir de l'un ou l'autre plan d'étude. La RA_e% est la proportion de cas survenant dans la population exposée qui est attribuable à l'exposition (voir les tableaux 2 et 3 pour la formule). La RA_e% est le rapport de taux (ou rapport de cotes) moins 1, divisé par le rapport de taux (ou rapport de cotes), multiplié par 100.

La risque attribuable à la population (PAR) et le risque attribuable à la population % (PAR%), ou fraction étiologique, expriment la quantité de maladies dans la population totale, composée de personnes exposées et non exposées, qui sont dues à l'exposition si l'association observée est causale. Le PAR peut être obtenu à partir d'études de cohorte (tableau 28.3 ) et le PAR% peut être calculé à la fois dans des études de cohorte et des études cas-témoins (tableau 2 et tableau 3).

Représentativité

Plusieurs mesures de risque ont été décrites. Chacun suppose des méthodes sous-jacentes pour compter les événements et dans les représentants de ces événements à un groupe défini. Lorsque les résultats sont comparés entre les études, une compréhension des méthodes utilisées est essentielle pour expliquer les différences observées.

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Objectifs et principes

La biomécanique est une discipline qui aborde l'étude du corps comme s'il s'agissait uniquement d'un système mécanique : toutes les parties du corps sont assimilées à des structures mécaniques et sont étudiées comme telles. Les analogies suivantes peuvent, par exemple, être faites :

• os : leviers, éléments structuraux

• chair : volumes et masses

• articulations : surfaces d'appui et articulations

• garnitures de joints : lubrifiants

• muscles : moteurs, ressorts

• nerfs : mécanismes de contrôle par rétroaction

• organes : alimentations

• tendons : cordes

• tissu: ressorts

• cavités corporelles : ballons.

L'objectif principal de la biomécanique est d'étudier la façon dont le corps produit de la force et génère du mouvement. La discipline s'appuie principalement sur l'anatomie, les mathématiques et la physique; les disciplines connexes sont l'anthropométrie (l'étude des mesures du corps humain), la physiologie du travail et la kinésiologie (l'étude des principes de la mécanique et de l'anatomie en relation avec le mouvement humain).

En considérant la santé au travail du travailleur, la biomécanique aide à comprendre pourquoi certaines tâches causent des blessures et des problèmes de santé. Certains types d'effets néfastes sur la santé sont les tensions musculaires, les problèmes articulaires, les problèmes de dos et la fatigue.

Les foulures et les entorses dorsales et les problèmes plus graves impliquant les disques intervertébraux sont des exemples courants de blessures au travail qui peuvent être évitées. Ceux-ci surviennent souvent à cause d'une surcharge particulière soudaine, mais peuvent également refléter l'exercice de forces excessives par le corps pendant de nombreuses années : les problèmes peuvent survenir soudainement ou mettre du temps à se développer. Un exemple de problème qui se développe avec le temps est le « doigt de la couturière ». Une description récente décrit les mains d'une femme qui, après 28 ans de travail dans une usine de vêtements, en plus de coudre pendant son temps libre, a développé une peau épaissie et durcie et une incapacité à fléchir ses doigts (Poole 1993). (Plus précisément, elle souffrait d'une déformation en flexion de l'index droit, de nœuds de Heberden proéminents sur l'index et le pouce de la main droite, et d'une callosité proéminente sur le majeur droit en raison du frottement constant des ciseaux.) les films de ses mains ont montré de graves changements dégénératifs dans les articulations les plus externes de son index droit et de son majeur, avec une perte d'espace articulaire, une sclérose articulaire (durcissement des tissus), des ostéophytes (excroissances osseuses au niveau de l'articulation) et des kystes osseux.

L'inspection sur le lieu de travail a montré que ces problèmes étaient dus à une hyperextension répétée (flexion vers le haut) de l'articulation du doigt la plus externe. La surcharge mécanique et la restriction du flux sanguin (visibles comme un blanchiment du doigt) seraient maximales dans ces articulations. Ces problèmes se sont développés en réponse à des efforts musculaires répétés dans un site autre que le muscle.

La biomécanique aide à suggérer des façons de concevoir des tâches pour éviter ces types de blessures ou d'améliorer des tâches mal conçues. Les remèdes à ces problèmes particuliers consistent à reconcevoir les ciseaux et à modifier les tâches de couture pour supprimer la nécessité des actions effectuées.

Deux principes importants de la biomécanique sont :

1. Les muscles viennent par paires. Les muscles ne peuvent que se contracter, donc pour toute articulation, il doit y avoir un muscle (ou groupe de muscles) pour la déplacer dans un sens et un muscle (ou groupe de muscles) correspondant pour la déplacer dans la direction opposée. La figure 1 illustre le point pour l'articulation du coude.
2. Les muscles se contractent plus efficacement lorsque la paire de muscles est en équilibre détendu. Le muscle agit plus efficacement lorsqu'il se trouve au milieu de l'articulation qu'il fléchit. Il en est ainsi pour deux raisons : premièrement, si le muscle essaie de se contracter lorsqu'il est raccourci, il tirera contre le muscle opposé allongé. Parce que ce dernier est étiré, il va appliquer une contre-force élastique que le muscle qui se contracte doit vaincre. La figure 2 montre la façon dont la force musculaire varie avec la longueur du muscle.

Figure 1. Les muscles squelettiques se produisent par paires afin d'initier ou d'inverser un mouvement

Figure 2. La tension musculaire varie avec la longueur du muscle

Deuxièmement, si le muscle essaie de se contracter ailleurs qu'au milieu du mouvement de l'articulation, il fonctionnera avec un désavantage mécanique. La figure 3 illustre l'évolution de l'avantage mécanique du coude dans trois positions différentes.

Figure 3. Positions optimales pour le mouvement articulaire

Un critère important pour la conception du travail découle de ces principes : le travail doit être organisé de manière à ce qu'il se produise avec les muscles opposés de chaque articulation en équilibre détendu. Pour la plupart des articulations, cela signifie que l'articulation doit être à peu près au milieu de son mouvement.

Cette règle signifie également que la tension musculaire sera au minimum pendant l'exécution d'une tâche. Un exemple d'infraction à la règle est le syndrome de surutilisation (RSI ou microtraumatismes répétés) qui affecte les muscles du haut de l'avant-bras chez les opérateurs au clavier qui opèrent habituellement avec le poignet fléchi vers le haut. Cette habitude est souvent imposée à l'opérateur par la conception du clavier et du poste de travail.

Applications

Voici quelques exemples illustrant l'application de la biomécanique.

Le diamètre optimal des manches d'outils

Le diamètre d'un manche affecte la force que les muscles de la main peuvent appliquer à un outil. Des recherches ont montré que le diamètre optimal du manche dépend de l'usage auquel l'outil est destiné. Pour exercer une poussée le long de la ligne de la poignée, le meilleur diamètre est celui qui permet aux doigts et au pouce d'assumer une prise légèrement superposée. C'est environ 40 millimètres. Pour exercer un couple, un diamètre d'environ 50-65 mm est optimal. (Malheureusement, dans les deux cas, la plupart des poignées sont plus petites que ces valeurs.)

L'utilisation de pinces

En tant que cas particulier d'une poignée, la capacité d'exercer une force avec une pince dépend de la séparation de la poignée, comme le montre la figure 4.

Figure 4. Force de préhension des mâchoires de pince exercée par les utilisateurs masculins et féminins en fonction de la séparation des poignées

Posture assise

L'électromyographie est une technique qui peut être utilisée pour mesurer la tension musculaire. Dans une étude de la tension dans le spinaux muscles (du dos) de sujets assis, il a été constaté que se pencher en arrière (avec le dossier incliné) réduisait la tension de ces muscles. L'effet peut s'expliquer par le fait que le dossier supporte davantage le poids du haut du corps.

Des études aux rayons X de sujets dans diverses postures ont montré que la position d'équilibre détendu des muscles qui ouvrent et ferment l'articulation de la hanche correspond à un angle de la hanche d'environ 135º. Celle-ci est proche de la position (128º) qu'adopte naturellement cette articulation en apesanteur (dans l'espace). En position assise, avec un angle de 90º au niveau de la hanche, les muscles ischio-jambiers qui s'étendent sur les articulations du genou et de la hanche ont tendance à tirer le sacrum (la partie de la colonne vertébrale qui se connecte au bassin) en position verticale. L'effet est de supprimer la lordose naturelle (courbure) de la colonne lombaire ; les chaises doivent avoir des dossiers appropriés pour corriger cet effort.

Vissage

Pourquoi les vis sont-elles insérées dans le sens des aiguilles d'une montre ? La pratique est probablement née de la reconnaissance inconsciente que les muscles qui font tourner le bras droit dans le sens des aiguilles d'une montre (la plupart des gens sont droitiers) sont plus gros (et donc plus puissants) que les muscles qui le font tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Notez que les gauchers seront désavantagés lors de l'insertion des vis à la main. Environ 9 % de la population est gauchère et nécessitera donc des outils spéciaux dans certaines situations : ciseaux et ouvre-boîtes en sont deux exemples.

Une étude de personnes utilisant des tournevis dans une tâche d'assemblage a révélé une relation plus subtile entre un mouvement particulier et un problème de santé particulier. Il a été constaté que plus l'angle du coude était grand (plus le bras était droit), plus les gens avaient une inflammation au coude. La raison de cet effet est que le muscle qui fait tourner l'avant-bras (le biceps) tire également la tête du radius (os du bras inférieur) sur le capitule (tête arrondie) de l'humérus (os du bras). L'augmentation de la force à l'angle supérieur du coude a provoqué une plus grande force de friction au niveau du coude, avec un échauffement conséquent de l'articulation, entraînant l'inflammation. À l'angle le plus élevé, le muscle devait également tirer avec une plus grande force pour effectuer l'action de vissage, de sorte qu'une force plus grande était appliquée que celle qui aurait été nécessaire avec le coude à environ 90º. La solution consistait à rapprocher la tâche des opérateurs pour réduire l'angle du coude à environ 90º.

Les cas ci-dessus démontrent qu'une bonne compréhension de l'anatomie est nécessaire pour l'application de la biomécanique en milieu de travail. Les concepteurs de tâches peuvent avoir besoin de consulter des experts en anatomie fonctionnelle pour anticiper les types de problèmes abordés. (L'ergonome de poche (Brown et Mitchell 1986) basé sur la recherche électromyographique, suggère de nombreuses façons de réduire l'inconfort physique au travail.)

Manutention manuelle des matériaux

Le terme manipulation manuelle comprend soulever, abaisser, pousser, tirer, porter, déplacer, tenir et retenir, et englobe une grande partie des activités de la vie professionnelle.

La biomécanique a un lien direct évident avec le travail de manutention manuelle, puisque les muscles doivent bouger pour effectuer des tâches. La question est : combien de travail physique peut-on raisonnablement s'attendre à ce que les gens fassent ? La réponse dépend des circonstances; il y a vraiment trois questions qui doivent être posées. Chacun a une réponse basée sur des critères scientifiquement recherchés :

1. Quelle quantité peut être manipulée sans dommage pour le corps (sous la forme, par exemple, d'une fatigue musculaire, d'une blessure au disque ou de problèmes articulaires) ? C'est ce qu'on appelle le critère biomécanique.
2. Quelle quantité peut être manipulée sans surmener les poumons (respiration difficile au point de haleter) ? C'est ce qu'on appelle le critère physiologique.
3. Combien les gens se sentent-ils capables de gérer confortablement ? C'est ce qu'on appelle le critère psychophysique.

Il est nécessaire d'avoir ces trois critères différents parce qu'il y a trois réactions très différentes qui peuvent survenir aux tâches de levage : si le travail dure toute la journée, la préoccupation sera de savoir comment la personne sent sur la tâche — le critère psychophysique ; si la force à appliquer est importante, le souci serait que les muscles et les articulations sont pas surchargé jusqu'à l'endommagement - le critère biomécanique ; et si le taux de travail est trop grande, alors elle peut bien dépasser le critère physiologique, ou la capacité aérobie de la personne.

De nombreux facteurs déterminent l'étendue de la charge exercée sur le corps par une tâche de manutention manuelle. Tous suggèrent des opportunités de contrôle.

Postures et mouvements

Si la tâche exige qu'une personne se torde ou se penche vers l'avant avec une charge, le risque de blessure est plus grand. Le poste de travail peut souvent être repensé pour empêcher ces actions. Plus de blessures au dos surviennent lorsque le levage commence au niveau du sol par rapport au niveau de la mi-cuisse, ce qui suggère des mesures de contrôle simples. (Cela s'applique également au levage élevé.)

La charge.

La charge elle-même peut influencer la manutention en raison de son poids et de son emplacement. D'autres facteurs, tels que sa forme, sa stabilité, sa taille et sa glissance peuvent tous affecter la facilité d'une tâche de manutention.

Organisation et environnement.

La façon dont le travail est organisé, à la fois physiquement et dans le temps (temporellement), influence également la manipulation. Il est préférable de répartir la charge du déchargement d'un camion dans un quai de livraison sur plusieurs personnes pendant une heure plutôt que de demander à un travailleur de passer toute la journée sur la tâche. L'environnement influence la manipulation - un éclairage insuffisant, des sols encombrés ou inégaux et un mauvais entretien ménager peuvent tous faire trébucher une personne.

Facteurs personnels.

Les compétences personnelles en manipulation, l'âge de la personne et les vêtements portés peuvent également influer sur les exigences de manipulation. L'éducation pour la formation et le levage est nécessaire à la fois pour fournir les informations nécessaires et pour laisser le temps au développement des compétences physiques de manutention. Les jeunes sont plus à risque; d'autre part, les personnes âgées ont moins de force et moins de capacité physiologique. Les vêtements serrés peuvent augmenter la force musculaire requise dans une tâche lorsque les gens s'efforcent contre le tissu serré; des exemples classiques sont l'uniforme smocké de l'infirmière et la salopette serrée lorsque les gens travaillent au-dessus de leur tête.

Limites de poids recommandées

Les points mentionnés ci-dessus indiquent qu'il est impossible d'énoncer un poids qui sera "sûr" en toutes circonstances. (Les limites de poids ont eu tendance à varier d'un pays à l'autre de manière arbitraire. Les dockers indiens, par exemple, étaient autrefois "autorisés" à soulever 110 kg, tandis que leurs homologues de l'ancienne République démocratique populaire d'Allemagne étaient "limités" à 32 kg. .) Les limites de poids ont également tendance à être trop élevées. Les 55 kg suggérés dans de nombreux pays sont maintenant considérés comme beaucoup trop élevés sur la base de preuves scientifiques récentes. Le National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) aux États-Unis a adopté 23 kg comme limite de charge en 1991 (Waters et al. 1993).

Chaque tâche de levage doit être évaluée selon ses propres mérites. Une approche utile pour déterminer une limite de poids pour une tâche de levage est l'équation développée par le NIOSH :

RWL = LC x HM x VM x DM x AM x CM x FM

Où

RWL = limite de poids recommandée pour la tâche en question

HM = la distance horizontale du centre de gravité de la charge au point médian entre les chevilles (minimum 15 cm, maximum 80 cm)

VM = la distance verticale entre le centre de gravité de la charge et le sol au début de l'ascenseur (maximum 175 cm)

DM = la course verticale de l'élévateur (minimum 25 cm, maximum 200 cm)

AM = facteur d'asymétrie - l'angle dont la tâche s'écarte directement devant le corps

CM = multiplicateur de couplage - la capacité à bien saisir l'élément à soulever, qui se trouve dans un tableau de référence

FM = multiplicateurs de fréquence–la fréquence du levage.

Toutes les variables de longueur dans l'équation sont exprimées en unités de centimètres. Il convient de noter que 23 kg est le poids maximum recommandé par le NIOSH pour le levage. Cela a été réduit de 40 kg après que l'observation de nombreuses personnes effectuant de nombreuses tâches de levage a révélé que la distance moyenne du corps au début de l'ascenseur est de 25 cm, et non les 15 cm supposés dans une version antérieure de l'équation (NIOSH 1981 ).

Indice de levage.

En comparant le poids à soulever dans la tâche et le RWL, un indice de levage (LI) peut être obtenu selon la relation :

LI=(poids à manipuler)/RWL.

Par conséquent, une utilisation particulièrement précieuse de l'équation NIOSH est le classement des tâches de levage par ordre de gravité, en utilisant l'indice de levage pour définir les priorités d'action. (L'équation a cependant un certain nombre de limitations qui doivent être comprises pour son application la plus efficace. Voir Waters et al. 1993).

Estimation de la compression vertébrale imposée par la tâche

Un logiciel informatique est disponible pour estimer la compression vertébrale produite par une tâche de manipulation manuelle. Les programmes de prédiction de la force statique 2D et 3D de l'Université du Michigan (« Backsoft ») estiment la compression vertébrale. Les entrées nécessaires au programme sont :

• la posture dans laquelle s'effectue l'activité de manutention

• la force exercée

• la direction de l'effort exercé

• le nombre de mains exerçant la force

• le centile de la population étudiée.

Les programmes 2D et 3D se distinguent par le fait que le logiciel 3D permet des calculs s'appliquant à des postures en trois dimensions. Le résultat du programme donne des données sur la compression vertébrale et répertorie le pourcentage de la population sélectionnée qui serait capable d'effectuer la tâche particulière sans dépasser les limites suggérées pour six articulations : cheville, genou, hanche, premier disque-sacrum lombaire, épaule et coude. Cette méthode comporte également un certain nombre de limites qui doivent être bien comprises afin de tirer le maximum de valeur du programme.

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Les fonctions du système immunitaire sont de protéger le corps contre les agents infectieux envahisseurs et d'assurer une surveillance immunitaire contre les cellules tumorales qui apparaissent. Il possède une première ligne de défense non spécifique qui peut initier elle-même des réactions effectrices, et une branche spécifique acquise, dans laquelle les lymphocytes et les anticorps portent la spécificité de reconnaissance et de réactivité ultérieure vis-à-vis de l'antigène.

L'immunotoxicologie a été définie comme « la discipline concernée par l'étude des événements pouvant entraîner des effets indésirables du fait de l'interaction des xénobiotiques avec le système immunitaire. Ces événements indésirables peuvent résulter (1) d'un effet direct et/ou indirect du xénobiotique (et/ou de son produit de biotransformation) sur le système immunitaire, ou (2) d'une réponse immunologique de l'hôte au composé et/ou son ou ses métabolites, ou des antigènes hôtes modifiés par le composé ou ses métabolites » (Berlin et al. 1987).

Lorsque le système immunitaire agit comme une cible passive d'agressions chimiques, il peut en résulter une diminution de la résistance aux infections et à certaines formes de néoplasie, ou une dérégulation/stimulation immunitaire pouvant exacerber les allergies ou l'auto-immunité. Dans le cas où le système immunitaire répond à la spécificité antigénique du xénobiotique ou de l'antigène hôte modifié par le composé, la toxicité peut se manifester sous forme d'allergies ou de maladies auto-immunes.

Des modèles animaux pour étudier la suppression immunitaire induite par des produits chimiques ont été développés, et un certain nombre de ces méthodes sont validées (Burleson, Munson et Dean 1995 ; IPCS 1996). À des fins de test, une approche à plusieurs niveaux est suivie pour effectuer une sélection adéquate parmi le nombre écrasant de tests disponibles. Généralement, l'objectif du premier niveau est d'identifier les immunotoxiques potentiels. Si une immunotoxicité potentielle est identifiée, un deuxième niveau de test est effectué pour confirmer et caractériser davantage les changements observés. Les enquêtes de troisième niveau comprennent des études spéciales sur le mécanisme d'action du composé. Plusieurs xénobiotiques ont été identifiés comme immunotoxiques provoquant une immunosuppression dans de telles études avec des animaux de laboratoire.

La base de données sur les perturbations de la fonction immunitaire chez les humains par les produits chimiques environnementaux est limitée (Descotes 1986; NRC Subcommittee on Immunotoxicology 1992). L'utilisation de marqueurs d'immunotoxicité a reçu peu d'attention dans les études cliniques et épidémiologiques pour étudier l'effet de ces produits chimiques sur la santé humaine. De telles études n'ont pas été réalisées fréquemment et leur interprétation ne permet souvent pas de tirer des conclusions univoques, en raison par exemple du caractère non contrôlé de l'exposition. Par conséquent, à l'heure actuelle, l'évaluation de l'immunotoxicité chez les rongeurs, avec extrapolation ultérieure à l'homme, constitue la base des décisions concernant les dangers et les risques.

Les réactions d'hypersensibilité, notamment l'asthme allergique et la dermatite de contact, sont d'importants problèmes de santé au travail dans les pays industrialisés (Vos, Younes et Smith 1995). Le phénomène de sensibilisation par contact a d'abord été étudié chez le cobaye (Andersen et Maibach 1985). Jusqu'à récemment, c'était l'espèce de choix pour les tests prédictifs. De nombreuses méthodes de test de cobaye sont disponibles, les plus fréquemment utilisées étant le test de maximisation du cobaye et le patch test occlus de Buehler. Les tests sur le cobaye et les nouvelles approches développées chez la souris, telles que les tests de gonflement des oreilles et le test des ganglions lymphatiques locaux, fournissent au toxicologue les outils nécessaires pour évaluer le risque de sensibilisation cutanée. La situation en matière de sensibilisation des voies respiratoires est très différente. Il n'existe pas encore de méthodes bien validées ou largement acceptées pour l'identification des allergènes respiratoires chimiques, bien que des progrès dans le développement de modèles animaux pour l'étude de l'allergie respiratoire chimique aient été réalisés chez le cobaye et la souris.

Les données humaines montrent que les agents chimiques, en particulier les médicaments, peuvent provoquer des maladies auto-immunes (Kammüller, Bloksma et Seinen 1989). Il existe un certain nombre de modèles animaux expérimentaux de maladies auto-immunes humaines. Ceux-ci comprennent à la fois une pathologie spontanée (par exemple le lupus érythémateux disséminé chez des souris noires de Nouvelle-Zélande) et des phénomènes auto-immuns induits par une immunisation expérimentale avec un auto-antigène à réaction croisée (par exemple l'arthrite induite par l'adjuvant H37Ra chez des rats de souche Lewis). Ces modèles sont appliqués dans l'évaluation préclinique des médicaments immunosuppresseurs. Très peu d'études ont abordé le potentiel de ces modèles pour évaluer si un xénobiotique exacerbe l'auto-immunité induite ou congénitale. Les modèles animaux qui conviennent pour étudier la capacité des produits chimiques à induire des maladies auto-immunes font pratiquement défaut. Un modèle qui est utilisé dans une mesure limitée est le test des ganglions lymphatiques poplités chez la souris. À l'instar de la situation chez l'homme, les facteurs génétiques jouent un rôle crucial dans le développement de maladies auto-immunes (MA) chez les animaux de laboratoire, ce qui limitera la valeur prédictive de tels tests.

Le système immunitaire

La fonction principale du système immunitaire est la défense contre les bactéries, les virus, les parasites, les champignons et les cellules néoplasiques. Ceci est réalisé par les actions de divers types de cellules et de leurs médiateurs solubles dans un concert finement réglé. La défense de l'hôte peut être grossièrement divisée en résistance non spécifique ou innée et en immunité spécifique ou acquise médiée par les lymphocytes (Roitt, Brostoff et Male 1989).

Les composants du système immunitaire sont présents dans tout le corps (Jones et al. 1990). Le compartiment lymphocytaire se trouve au sein des organes lymphoïdes (figure 1). La moelle osseuse et le thymus sont classés comme organes lymphoïdes primaires ou centraux ; les organes lymphoïdes secondaires ou périphériques comprennent les ganglions lymphatiques, la rate et le tissu lymphoïde le long des surfaces de sécrétion telles que les voies gastro-intestinales et respiratoires, le soi-disant tissu lymphoïde associé à la muqueuse (MALT). Environ la moitié des lymphocytes du corps se trouvent à tout moment dans le MALT. De plus, la peau est un organe important pour l'induction de réponses immunitaires aux antigènes présents sur la peau. Les cellules épidermiques de Langerhans qui ont une fonction de présentation d'antigène sont importantes dans ce processus.

Figure 1. Organes et tissus lymphoïdes primaires et secondaires

Les cellules phagocytaires de la lignée monocyte/macrophage, appelées système phagocytaire mononucléaire (MPS), sont présentes dans les organes lymphoïdes et également au niveau des sites extranodaux ; les phagocytes extranodaux comprennent les cellules de Kupffer dans le foie, les macrophages alvéolaires dans les poumons, les macrophages mésangiaux dans les reins et les cellules gliales dans le cerveau. Les leucocytes polymorphonucléaires (PMN) sont présents principalement dans le sang et la moelle osseuse, mais s'accumulent aux sites d'inflammation.

Défense non spécifique

Une première ligne de défense contre les micro-organismes est réalisée par une barrière physique et chimique, telle qu'au niveau de la peau, des voies respiratoires et du tube digestif. Cette barrière est aidée par des mécanismes de protection non spécifiques, notamment les cellules phagocytaires, telles que les macrophages et les leucocytes polymorphonucléaires, qui sont capables de tuer les agents pathogènes, et les cellules tueuses naturelles, qui peuvent lyser les cellules tumorales et les cellules infectées par des virus. Le système du complément et certains inhibiteurs microbiens (par exemple, le lysozyme) participent également à la réponse non spécifique.

Immunité spécifique

Après le contact initial de l'hôte avec l'agent pathogène, des réponses immunitaires spécifiques sont induites. La caractéristique de cette deuxième ligne de défense est la reconnaissance spécifique de déterminants, appelés antigènes ou épitopes, des agents pathogènes par des récepteurs à la surface cellulaire des lymphocytes B et T. Suite à l'interaction avec l'antigène spécifique, la cellule portant le récepteur est stimulée pour subir une prolifération et une différenciation, produisant un clone de cellules descendantes qui sont spécifiques de l'antigène déclenchant. Les réponses immunitaires spécifiques aident la défense non spécifique présentée aux agents pathogènes en stimulant l'efficacité des réponses non spécifiques. Une caractéristique fondamentale de l'immunité spécifique est que la mémoire se développe. Le contact secondaire avec le même antigène provoque une réponse plus rapide et plus vigoureuse mais bien régulée.

Le génome n'a pas la capacité de porter les codes d'un ensemble de récepteurs antigéniques suffisant pour reconnaître le nombre d'antigènes pouvant être rencontrés. Le répertoire de spécificité se développe par un processus de réarrangements de gènes. Il s'agit d'un processus aléatoire, au cours duquel différentes spécificités sont induites. Cela inclut des spécificités pour les composants autonomes, qui ne sont pas souhaitables. Un processus de sélection qui a lieu dans le thymus (cellules T), ou la moelle osseuse (cellules B) opère pour supprimer ces spécificités indésirables.

La fonction effectrice immunitaire normale et la régulation homéostatique de la réponse immunitaire dépendent d'une variété de produits solubles, connus collectivement sous le nom de cytokines, qui sont synthétisés et sécrétés par les lymphocytes et par d'autres types de cellules. Les cytokines ont des effets pléiotropes sur les réponses immunitaires et inflammatoires. La coopération entre différentes populations cellulaires est nécessaire pour la réponse immunitaire - la régulation des réponses d'anticorps, l'accumulation de cellules et de molécules immunitaires sur les sites inflammatoires, l'initiation de réponses de phase aiguë, le contrôle de la fonction cytotoxique des macrophages et de nombreux autres processus essentiels à la résistance de l'hôte . Celles-ci sont influencées par des cytokines agissant individuellement ou de concert, et dans de nombreux cas en dépendent.

Deux bras d'immunité spécifique sont reconnus - l'immunité humorale et l'immunité à médiation cellulaire ou cellulaire :

Immunité humorale. Dans le bras humoral, les lymphocytes B sont stimulés suite à la reconnaissance de l'antigène par les récepteurs de surface cellulaire. Les récepteurs antigéniques sur les lymphocytes B sont des immunoglobulines (Ig). Les lymphocytes B matures (cellules plasmatiques) déclenchent la production d'immunoglobulines spécifiques de l'antigène qui agissent comme des anticorps dans le sérum ou le long des surfaces muqueuses. Il existe cinq grandes classes d'immunoglobulines : (1) IgM, Ig pentamérique à capacité agglutinante optimale, qui est d'abord produite après stimulation antigénique ; (2) IgG, la principale Ig en circulation, qui peut passer le placenta ; (3) IgA, Ig sécrétoire pour la protection des surfaces muqueuses ; (4) IgE, Ig se fixant aux mastocytes ou aux granulocytes basophiles impliqués dans les réactions d'hypersensibilité immédiate et (5) IgD, dont la fonction principale est celle de récepteur sur les lymphocytes B.

Immunité à médiation cellulaire. Le bras cellulaire du système immunitaire spécifique est médié par les lymphocytes T. Ces cellules ont également des récepteurs antigéniques sur leurs membranes. Ils reconnaissent l'antigène s'il est présenté par des cellules présentatrices d'antigène dans le contexte des antigènes d'histocompatibilité. Par conséquent, ces cellules ont une restriction en plus de la spécificité antigénique. Les lymphocytes T fonctionnent comme des cellules auxiliaires pour diverses réponses immunitaires (y compris humorales), interviennent dans le recrutement de cellules inflammatoires et peuvent, en tant que lymphocytes T cytotoxiques, tuer les cellules cibles après la reconnaissance spécifique de l'antigène.

Mécanismes d'immunotoxicité

Immunosuppression

Une résistance efficace de l'hôte dépend de l'intégrité fonctionnelle du système immunitaire, qui à son tour exige que les cellules et molécules constitutives qui orchestrent les réponses immunitaires soient disponibles en nombre suffisant et sous une forme opérationnelle. Les immunodéficiences congénitales chez l'homme sont souvent caractérisées par des défauts dans certaines lignées de cellules souches, entraînant une production altérée ou absente de cellules immunitaires. Par analogie avec les maladies d'immunodéficience humaine congénitale et acquise, l'immunosuppression induite par des produits chimiques peut résulter simplement d'un nombre réduit de cellules fonctionnelles (IPCS 1996). L'absence ou le nombre réduit de lymphocytes peut avoir des effets plus ou moins profonds sur l'état immunitaire. Certains états d'immunodéficience et d'immunosuppression sévère, comme cela peut se produire lors d'une transplantation ou d'une thérapie cytostatique, ont été associés en particulier à des incidences accrues d'infections opportunistes et de certaines maladies néoplasiques. Les infections peuvent être bactériennes, virales, fongiques ou protozoaires, et le type prédominant d'infection dépend de l'immunodéficience associée. On peut s'attendre à ce que l'exposition à des produits chimiques environnementaux immunosuppresseurs entraîne des formes plus subtiles d'immunosuppression, qui peuvent être difficiles à détecter. Ceux-ci peuvent conduire, par exemple, à une incidence accrue d'infections telles que la grippe ou le rhume.

Compte tenu de la complexité du système immunitaire, avec la grande variété de cellules, de médiateurs et de fonctions qui forment un réseau compliqué et interactif, les composés immunotoxiques ont de nombreuses possibilités d'exercer un effet. Bien que la nature des lésions initiales induites par de nombreux produits chimiques immunotoxiques n'ait pas encore été élucidée, de plus en plus d'informations sont disponibles, principalement issues d'études sur des animaux de laboratoire, concernant les changements immunobiologiques qui entraînent une dépression de la fonction immunitaire (Dean et al. 1994) . Des effets toxiques peuvent se produire au niveau des fonctions critiques suivantes (et quelques exemples sont donnés de composés immunotoxiques affectant ces fonctions) :

•  développement et expansion de différentes populations de cellules souches (le benzène exerce des effets immunotoxiques au niveau des cellules souches, provoquant une lymphocytopénie)
•  prolifération de diverses cellules lymphoïdes et myéloïdes ainsi que des tissus de soutien dans lesquels ces cellules mûrissent et fonctionnent (les composés organostanniques immunotoxiques suppriment l'activité proliférative des lymphocytes dans le cortex thymique par cytotoxicité directe ; l'action thymotoxique du 2,3,7,8-tétrachloro -la dibenzo-p-dioxine (TCDD) et les composés apparentés sont probablement dus à une altération de la fonction des cellules épithéliales thymiques, plutôt qu'à une toxicité directe pour les thymocytes)
•  l'absorption, le traitement et la présentation de l'antigène par les macrophages et d'autres cellules présentatrices d'antigène (l'une des cibles du 7,12-diméthylbenz(a)anthracène (DMBA) et du plomb est la présentation de l'antigène par les macrophages ; une cible du rayonnement ultraviolet est l'antigène- présentant la cellule de Langerhans)
•  fonction régulatrice des cellules T-helper et T-suppressor (la fonction des cellules T-helper est altérée par les organostanniques, l'aldicarbe, les biphényles polychlorés (PCB), le TCDD et le DMBA ; la fonction des cellules T-suppressor est réduite par un traitement à faible dose de cyclophosphamide)
•  production de diverses cytokines ou interleukines (le benzo(a)pyrène (BP) supprime la production d'interleukine-1 ; le rayonnement ultraviolet modifie la production de cytokines par les kératinocytes)
•  la synthèse de diverses classes d'immunoglobulines IgM et IgG est supprimée après un traitement aux PCB et à l'oxyde de tributylétain (TBT) et augmentée après une exposition à l'hexachlorobenzène (HCB).
•  régulation et activation du complément (affecté par TCDD)
•  fonction des cellules T cytotoxiques (le 3-méthylcholanthrène (3-MC), le DMBA et le TCDD suppriment l'activité des cellules T cytotoxiques)
•  fonction des cellules tueuses naturelles (NK) (l'activité NK pulmonaire est supprimée par l'ozone; l'activité NK splénique est altérée par le nickel)
•  chimiotaxie des macrophages et des leucocytes polymorphonucléaires et fonctions cytotoxiques (l'ozone et le dioxyde d'azote altèrent l'activité phagocytaire des macrophages alvéolaires).

Allergie

Allergie peuvent être définis comme les effets néfastes sur la santé qui résultent de l'induction et du déclenchement de réponses immunitaires spécifiques. Lorsque des réactions d'hypersensibilité surviennent sans implication du système immunitaire, le terme pseudo-allergie est utilisé. Dans le contexte de l'immunotoxicologie, l'allergie résulte d'une réponse immunitaire spécifique aux produits chimiques et aux médicaments d'intérêt. La capacité d'un produit chimique à sensibiliser les individus est généralement liée à sa capacité à se lier de manière covalente aux protéines corporelles. Les réactions allergiques peuvent prendre diverses formes et celles-ci diffèrent en ce qui concerne à la fois les mécanismes immunologiques sous-jacents et la vitesse de la réaction. Quatre types principaux de réactions allergiques ont été reconnus : Réactions d'hypersensibilité de type I, qui sont provoquées par les anticorps IgE et où les symptômes se manifestent dans les minutes suivant l'exposition de l'individu sensibilisé. Les réactions d'hypersensibilité de type II résultent de l'endommagement ou de la destruction des cellules hôtes par les anticorps. Dans ce cas, les symptômes apparaissent en quelques heures. Les réactions d'hypersensibilité de type III, ou Arthus, sont également médiées par des anticorps, mais contre un antigène soluble, et résultent de l'action locale ou systémique de complexes immuns. Les réactions d'hypersensibilité de type IV, ou de type retardé, sont provoquées par les lymphocytes T et normalement les symptômes se développent 24 à 48 heures après l'exposition de l'individu sensibilisé.

Les deux types d'allergie chimique les plus pertinents pour la santé au travail sont la sensibilité de contact ou allergie cutanée et l'allergie des voies respiratoires.

Hypersensibilité de contact. Un grand nombre de produits chimiques sont capables de provoquer une sensibilisation cutanée. Suite à l'exposition topique d'un individu sensible à un allergène chimique, une réponse lymphocytaire T est induite dans les ganglions lymphatiques drainants. Dans la peau, l'allergène interagit directement ou indirectement avec les cellules épidermiques de Langerhans, qui transportent le produit chimique vers les ganglions lymphatiques et le présentent sous une forme immunogène aux lymphocytes T réactifs. Les lymphocytes T activés par les allergènes prolifèrent, entraînant une expansion clonale. L'individu est maintenant sensibilisé et répondra à une deuxième exposition cutanée au même produit chimique par une réponse immunitaire plus agressive, entraînant une dermatite de contact allergique. La réaction inflammatoire cutanée qui caractérise la dermatite allergique de contact est secondaire à la reconnaissance de l'allergène dans la peau par des lymphocytes T spécifiques. Ces lymphocytes s'activent, libèrent des cytokines et provoquent l'accumulation locale d'autres leucocytes mononucléaires. Les symptômes se développent environ 24 à 48 heures après l'exposition de l'individu sensibilisé, et la dermatite allergique de contact représente donc une forme d'hypersensibilité de type retardé. Les causes courantes de dermatite de contact allergique comprennent les produits chimiques organiques (tels que le 2,4-dinitrochlorobenzène), les métaux (tels que le nickel et le chrome) et les produits végétaux (tels que l'urushiol de l'herbe à puce).

Hypersensibilité respiratoire. L'hypersensibilité respiratoire est généralement considérée comme une réaction d'hypersensibilité de type I. Cependant, les réactions de phase tardive et les symptômes plus chroniques associés à l'asthme peuvent impliquer des processus immunitaires à médiation cellulaire (type IV). Les symptômes aigus associés à l'allergie respiratoire sont provoqués par des anticorps IgE dont la production est provoquée suite à l'exposition de l'individu sensible à l'allergène chimique inducteur. L'anticorps IgE se distribue de manière systémique et se lie, via des récepteurs membranaires, aux mastocytes qui se trouvent dans les tissus vascularisés, y compris les voies respiratoires. Suite à l'inhalation du même produit chimique, une réaction d'hypersensibilité respiratoire sera déclenchée. L'allergène s'associe aux protéines et se lie aux anticorps IgE liés aux mastocytes et les réticule. Cela provoque à son tour la dégranulation des mastocytes et la libération de médiateurs inflammatoires tels que l'histamine et les leucotriènes. De tels médiateurs provoquent une bronchoconstriction et une vasodilatation, entraînant des symptômes d'allergie respiratoire ; asthme et/ou rhinite. Les produits chimiques connus pour provoquer une hypersensibilité respiratoire chez l'homme comprennent les anhydrides acides (tels que l'anhydride trimellitique), certains diisocyanates (tels que le diisocyanate de toluène), les sels de platine et certains colorants réactifs. De plus, l'exposition chronique au béryllium est connue pour causer une maladie pulmonaire d'hypersensibilité.

auto-immunité

auto-immunité peut être défini comme la stimulation de réponses immunitaires spécifiques dirigées contre des antigènes endogènes du "soi". L'auto-immunité induite peut résulter soit d'altérations de l'équilibre des lymphocytes T régulateurs, soit de l'association d'un xénobiotique avec des composants tissulaires normaux de manière à les rendre immunogènes ("altéred self"). Les médicaments et les produits chimiques connus pour induire ou exacerber accidentellement des effets comme ceux de la maladie auto-immune (MA) chez les personnes sensibles sont des composés de faible poids moléculaire (poids moléculaire de 100 à 500) qui sont généralement considérés comme non immunogènes eux-mêmes. Le mécanisme de la MA par exposition chimique est pour la plupart inconnu. La maladie peut être produite directement au moyen d'anticorps circulants, indirectement par la formation de complexes immuns ou à la suite d'une immunité à médiation cellulaire, mais elle se produit probablement par une combinaison de mécanismes. La pathogénie est surtout connue dans les troubles hémolytiques immunitaires induits par les médicaments :

•  Le médicament peut se fixer à la membrane des globules rouges et interagir avec un anticorps spécifique au médicament.
•  Le médicament peut altérer la membrane des globules rouges de sorte que le système immunitaire considère la cellule comme étrangère.
•  Le médicament et son anticorps spécifique forment des complexes immuns qui adhèrent à la membrane des globules rouges pour produire des lésions.
•  La sensibilisation des globules rouges se produit en raison de la production d'auto-anticorps anti-globules rouges.

Une variété de produits chimiques et de médicaments, en particulier ces derniers, se sont avérés induire des réponses de type auto-immune (Kamüller, Bloksma et Seinen 1989). L'exposition professionnelle à des produits chimiques peut incidemment entraîner des syndromes de type MA. L'exposition au chlorure de vinyle monomère, au trichloroéthylène, au perchloroéthylène, aux résines époxy et à la poussière de silice peut induire des syndromes de type sclérodermique. Un syndrome similaire au lupus érythémateux disséminé (LED) a été décrit après exposition à l'hydrazine. L'exposition au diisocyanate de toluène a été associée à l'induction de purpura thrombocytopénique. Les métaux lourds tels que le mercure ont été impliqués dans certains cas de glomérulonéphrite à complexes immuns.

Évaluation des risques humains

L'évaluation de l'état immunitaire humain est effectuée principalement à l'aide de sang périphérique pour l'analyse de substances humorales telles que les immunoglobulines et le complément, et de leucocytes sanguins pour la composition de sous-ensembles et la fonctionnalité de sous-populations. Ces méthodes sont généralement les mêmes que celles utilisées pour étudier l'immunité humorale et à médiation cellulaire ainsi que la résistance non spécifique des patients suspectés d'immunodéficience congénitale. Pour les études épidémiologiques (par exemple, des populations professionnellement exposées), les paramètres doivent être sélectionnés sur la base de leur valeur prédictive dans les populations humaines, des modèles animaux validés et la biologie sous-jacente des marqueurs (voir tableau 1). La stratégie de dépistage des effets immunotoxiques après une exposition (accidentelle) à des polluants environnementaux ou à d'autres substances toxiques dépend beaucoup des circonstances, telles que le type d'immunodéficience à prévoir, le temps écoulé entre l'exposition et l'évaluation de l'état immunitaire, le degré d'exposition et le nombre d'individus exposés. Le processus d'évaluation du risque immunotoxique d'un xénobiotique particulier chez l'homme est extrêmement difficile et souvent impossible, en grande partie en raison de la présence de divers facteurs de confusion d'origine endogène ou exogène qui influencent la réponse des individus aux dommages toxiques. Cela est particulièrement vrai pour les études qui étudient le rôle de l'exposition chimique dans les maladies auto-immunes, où les facteurs génétiques jouent un rôle crucial.

Tableau 1. Classification des tests pour les marqueurs immunitaires

Comme des données humaines adéquates sont rarement disponibles, l'évaluation du risque d'immunosuppression induite par des produits chimiques chez l'homme est dans la majorité des cas basée sur des études animales. L'identification des xénobiotiques immunotoxiques potentiels est entreprise principalement dans des études contrôlées chez les rongeurs. Les études d'exposition in vivo présentent, à cet égard, l'approche optimale pour estimer le potentiel immunotoxique d'un composé. Cela est dû à la nature multifactorielle et complexe du système immunitaire et des réponses immunitaires. Les études in vitro sont de plus en plus utiles pour élucider les mécanismes de l'immunotoxicité. De plus, en étudiant les effets du composé à l'aide de cellules d'origine animale et humaine, des données peuvent être générées pour la comparaison des espèces, qui peuvent être utilisées dans l'approche «parallélogramme» pour améliorer le processus d'évaluation des risques. Si des données sont disponibles pour les trois pierres angulaires du parallélogramme (animal in vivo, et animal in vitro et humain), il peut être plus facile de prédire le résultat à la pierre angulaire restante, c'est-à-dire le risque chez l'homme.

Lorsque l'évaluation du risque d'immunosuppression induite par des produits chimiques doit reposer uniquement sur des données provenant d'études animales, une approche peut être suivie dans l'extrapolation à l'homme en appliquant des facteurs d'incertitude à la dose sans effet nocif observé (NOAEL). Ce niveau peut être basé sur des paramètres déterminés dans des modèles pertinents, tels que des tests de résistance de l'hôte et une évaluation in vivo des réactions d'hypersensibilité et de la production d'anticorps. Idéalement, la pertinence de cette approche pour l'évaluation des risques nécessite une confirmation par des études chez l'homme. Ces études devraient combiner l'identification et la mesure de la substance toxique, les données épidémiologiques et les évaluations de l'état immunitaire.

Pour prédire l'hypersensibilité de contact, des modèles de cobayes sont disponibles et sont utilisés dans l'évaluation des risques depuis les années 1970. Bien que sensibles et reproductibles, ces tests ont des limites car ils dépendent d'une évaluation subjective ; cela peut être surmonté par des méthodes plus récentes et plus quantitatives développées chez la souris. Concernant l'hypersensibilité chimique induite par l'inhalation ou l'ingestion d'allergènes, des tests doivent être développés et évalués quant à leur valeur prédictive chez l'homme. Lorsqu'il s'agit de fixer des niveaux d'exposition professionnelle sûrs aux allergènes potentiels, il faut tenir compte de la nature biphasique de l'allergie : la phase de sensibilisation et la phase de déclenchement. La concentration requise pour déclencher une réaction allergique chez un individu précédemment sensibilisé est considérablement inférieure à la concentration nécessaire pour induire une sensibilisation chez l'individu immunologiquement naïf mais sensible.

Comme les modèles animaux pour prédire l'auto-immunité induite par des produits chimiques font pratiquement défaut, l'accent devrait être mis sur le développement de tels modèles. Pour le développement de tels modèles, nos connaissances sur l'auto-immunité induite par des produits chimiques chez l'homme doivent être avancées, y compris l'étude des marqueurs génétiques et du système immunitaire pour identifier les individus sensibles. Les humains qui sont exposés à des médicaments qui induisent l'auto-immunité offrent une telle opportunité.

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L'épidémiologiste s'intéresse aux relations entre les variables, principalement les variables d'exposition et de résultat. Généralement, les épidémiologistes veulent déterminer si l'apparition d'une maladie est liée à la présence d'un agent particulier (exposition) dans la population. Les façons dont ces relations sont étudiées peuvent varier considérablement. On peut identifier toutes les personnes qui sont exposées à cet agent et les suivre pour mesurer l'incidence de la maladie, en comparant cette incidence avec l'apparition de la maladie dans une population non exposée appropriée. Alternativement, on peut simplement échantillonner parmi les exposés et les non exposés, sans en avoir une énumération complète. Ou, comme troisième alternative, on peut identifier toutes les personnes qui développent une maladie d'intérêt dans une période de temps définie ("cas") et un groupe approprié d'individus indemnes de la maladie (un échantillon de la population source de cas), et déterminer si les schémas d'exposition diffèrent entre les deux groupes. Le suivi des participants à l'étude est une option (dans les études dites longitudinales) : dans cette situation, un décalage temporel existe entre la survenue de l'exposition et l'apparition de la maladie. Une option alternative est un échantillon représentatif de la population, où l'exposition et la maladie sont mesurées au même moment.

Dans cet article, l'attention est portée sur les modèles d'étude communs - cohorte, cas-référent (cas-témoin) et transversal. Pour préparer le terrain pour cette discussion, considérons une grande usine de rayonne viscose dans une petite ville. Une enquête visant à déterminer si l'exposition au sulfure de carbone augmente le risque de maladie cardiovasculaire est lancée. L'enquête a plusieurs choix de conception, certains plus et d'autres moins évidents. Une première stratégie consiste à identifier tous les travailleurs qui ont été exposés au sulfure de carbone et à les suivre pour la mortalité cardiovasculaire.

Etudes de cohorte

Une étude de cohorte englobe les participants à la recherche partageant un événement commun, l'exposition. Une étude de cohorte classique identifie un groupe défini de personnes exposées, puis chacune est suivie et son expérience de morbidité et/ou de mortalité est enregistrée. Outre une exposition qualitative commune, la cohorte doit également être définie sur d'autres critère d'éligibilité, tels que la tranche d'âge, le sexe (homme ou femme ou les deux), la durée et l'intensité minimales de l'exposition, l'absence d'autres expositions, etc., afin d'améliorer la validité et l'efficacité de l'étude. À l'entrée, tous les membres de la cohorte doivent être indemnes de la maladie à l'étude, selon l'ensemble empirique de critères utilisés pour mesurer la maladie.

Si, par exemple, dans l'étude de cohorte sur les effets du sulfure de carbone sur la morbidité coronarienne, les maladies coronariennes sont empiriquement mesurées comme des infarctus cliniques, ceux qui, au départ, ont eu des antécédents d'infarctus coronarien doivent être exclus de la cohorte. En revanche, des anomalies électrocardiographiques sans antécédent d'infarctus peuvent être acceptées. Cependant, si l'apparition de nouveaux changements électrocardiographiques est la mesure de résultat empirique, les membres de la cohorte devraient également avoir des électrocardiogrammes normaux au départ.

Pour déterminer le risque relatif de la maladie ou la mort par exposition. L'utilisation d'une cohorte similaire mais non exposée comme fournisseur de l'expérience de référence est préférable à la (mauvaise) pratique courante consistant à comparer la morbidité ou la mortalité de la cohorte exposée à des chiffres nationaux normalisés selon l'âge, car la population générale ne parvient même pas à remplir les critères les plus exigences élémentaires pour la validité de la comparaison. Le ratio standardisé de morbidité (ou mortalité) (SMR), résultant d'une telle comparaison, génère généralement une sous-estimation du vrai risque relatif en raison d'un biais opérant dans la cohorte exposée, conduisant à l'absence de comparabilité entre les deux populations. Ce biais de comparaison a été nommé « l'effet du travailleur en bonne santé ». Cependant, ce n'est vraiment pas un véritable "effet", mais un biais de confusion négative, qui à son tour découle du roulement sélectif en matière de santé dans une population active. (Les personnes en mauvaise santé ont tendance à quitter ou à ne jamais entrer dans les cohortes « exposées », leur destination finale étant souvent la section des chômeurs de la population générale.)

Étant donné qu'une cohorte « exposée » est définie comme ayant une certaine exposition, seuls effets causés par cette exposition unique (ou mélange d'expositions) peuvent être étudiés simultanément. D'autre part, le plan de cohorte permet d'étudier plusieurs maladies à la fois. On peut également étudier simultanément différentes manifestations de la même maladie, par exemple l'angor, les modifications de l'ECG, les infarctus du myocarde cliniques et la mortalité coronarienne. Bien qu'elle soit bien adaptée pour tester des hypothèses spécifiques (par exemple, « l'exposition au sulfure de carbone provoque des maladies coronariennes »), une étude de cohorte fournit également des réponses à la question plus générale : « Quelles maladies sont causées par cette exposition ? »

Par exemple, dans une étude de cohorte portant sur le risque pour les travailleurs de la fonderie de mourir d'un cancer du poumon, les données sur la mortalité sont tirées du registre national des causes de décès. Bien que l'étude visait à déterminer si la poussière de fonderie cause le cancer du poumon, la source de données, avec le même effort, donne également des informations sur toutes les autres causes de décès. Par conséquent, d'autres risques possibles pour la santé peuvent être étudiés en même temps.

Le calendrier d'une étude de cohorte peut être rétrospectif (historique) ou prospectif (simultané). Dans les deux cas, la structure de conception est la même. Un dénombrement complet des personnes exposées a lieu à un moment donné ou à une certaine période, et le résultat est mesuré pour tous les individus jusqu'à un point final défini dans le temps. La différence entre prospective et rétrospective réside dans le moment de l'étude. S'il est rétrospectif, le point final s'est déjà produit ; s'il est prospectif, il faut l'attendre.

Dans le plan rétrospectif, la cohorte est définie à un moment donné dans le passé (par exemple, les personnes exposées le 1er janvier 1961, ou celles qui ont entrepris un travail exposé entre 1961 et 1970). La morbidité et/ou la mortalité de tous les membres de la cohorte est ensuite suivi jusqu'au présent. Bien que « tous » signifie que ceux qui ont quitté leur emploi doivent également être retrouvés, dans la pratique, une couverture de 100 % peut rarement être atteinte. Cependant, plus le suivi est complet, plus l'étude est valide.

Dans la conception prospective, la cohorte est définie au présent ou au cours d'une période future, et la morbidité est ensuite suivie dans le futur.

Lors des études de cohorte, il faut prévoir suffisamment de temps pour le suivi afin que les points finaux préoccupants aient suffisamment de temps pour se manifester. Parfois, étant donné que les enregistrements historiques peuvent n'être disponibles que pour une courte période dans le passé, il est néanmoins souhaitable de tirer parti de cette source de données, car cela signifie qu'une période plus courte de suivi prospectif serait nécessaire avant que les résultats de l'étude puissent être disponible. Dans ces situations, une combinaison des plans d'étude de cohorte rétrospective et prospective peut être efficace. La présentation générale des tableaux de fréquence présentant les données de cohorte est présentée dans le tableau 1.

Tableau 1. Présentation générale des tableaux de fréquence présentant les données de cohorte

La proportion observée de malades dans la cohorte exposée est calculée comme suit :

et celle de la cohorte de référence comme :

Le rapport de taux s'exprime alors par :

N₀ ainsi que N₁ sont généralement exprimés en unités de temps-personne au lieu du nombre de personnes dans les populations. Les années-personnes sont calculées séparément pour chaque individu. Différentes personnes entrent souvent dans la cohorte pendant une période de temps, pas à la même date. Par conséquent, leurs périodes de suivi commencent à des dates différentes. De même, après leur décès ou après que l'événement d'intérêt s'est produit, ils ne sont plus « à risque » et ne devraient pas continuer à contribuer des années-personnes au dénominateur.

Si le RR est supérieur à 1, la morbidité de la cohorte exposée est supérieure à celle de la cohorte de référence, et inversement. Le RR est une estimation ponctuelle et un intervalle de confiance (IC) doit être calculé pour celui-ci. Plus l'étude est grande, plus l'intervalle de confiance se rétrécit. Si RR = 1 n'est pas inclus dans l'intervalle de confiance (par exemple, l'IC à 95 % est de 1.4 à 5.8), le résultat peut être considéré comme « statistiquement significatif » au niveau de probabilité choisi (dans cet exemple, α = 0.05).

Si la population générale est utilisée comme population de référence, c₀ est remplacé par le chiffre "attendu", E(c₁ ), dérivé des taux de morbidité ou de mortalité normalisés selon l'âge de cette population (c.-à-d. le nombre de cas qui se seraient produits dans la cohorte si l'exposition d'intérêt n'avait pas eu lieu). Cela donne le rapport standardisé de mortalité (ou de morbidité), SMR. Ainsi,

Pour le SMR également, un intervalle de confiance doit être calculé. Il est préférable de donner cette mesure dans une publication plutôt qu'une valeur de p, car les tests de signification statistique n'ont aucun sens si la population générale est la catégorie de référence. Une telle comparaison comporte un biais considérable (le effet travailleur en bonne santé noté ci-dessus), et les tests de signification statistique, développés à l'origine pour la recherche expérimentale, sont trompeurs en présence d'erreurs systématiques.

Supposons que la question soit de savoir si la poussière de quartz cause le cancer du poumon. Habituellement, la poussière de quartz se produit avec d'autres agents cancérigènes, tels que les produits de filiation du radon et les gaz d'échappement diesel dans les mines, ou les hydrocarbures polyaromatiques dans les fonderies. Les carrières de granit n'exposent pas les travailleurs de la pierre à ces autres agents cancérigènes. Par conséquent, le problème est mieux étudié parmi les travailleurs de la pierre employés dans les carrières de granit.

Supposons alors que les 2,000 20 travailleurs, ayant été employés par 1951 carrières entre 1960 et 1990, soient inscrits dans la cohorte et que leur incidence de cancer (ou seulement la mortalité) soit suivie à partir de dix ans après la première exposition (pour tenir compte d'un temps d'induction) et se terminant en 20. Il s'agit d'un suivi de 30 à 25 ans (selon l'année d'entrée) ou, disons, de 1,000 ans en moyenne, de la mortalité (ou de la morbidité) par cancer chez XNUMX XNUMX ouvriers de la carrière qui étaient spécifiquement des ouvriers du granit. L'historique d'exposition de chaque membre de la cohorte doit être enregistré. Ceux qui ont quitté les carrières doivent être retrouvés et leur historique d'exposition ultérieur enregistré. Dans les pays où tous les habitants ont un numéro d'enregistrement unique, il s'agit d'une procédure simple, régie principalement par les lois nationales sur la protection des données. Lorsqu'aucun système de ce type n'existe, il peut être extrêmement difficile de retrouver les employés à des fins de suivi. Lorsqu'il existe des registres appropriés des décès ou des maladies, la mortalité toutes causes confondues, tous cancers et localisations spécifiques du cancer peut être obtenue à partir du registre national des causes de décès. (Pour la mortalité par cancer, le registre national du cancer est une meilleure source car il contient des diagnostics plus précis. En outre, des données sur l'incidence (ou la morbidité) peuvent également être obtenues.) Les taux de mortalité (ou taux d'incidence du cancer) peuvent être comparés à " nombres attendus », calculés à partir des taux nationaux en utilisant les années-personnes de la cohorte exposée comme base.

Supposons que 70 cas mortels de cancer du poumon soient trouvés dans la cohorte, alors que le nombre attendu (le nombre qui se serait produit s'il n'y avait pas eu d'exposition) est de 35. Alors :

c₁ = 70, E(c₁) = 35

Ainsi, le SMR = 200, ce qui indique une multiplication par deux du risque de mourir d'un cancer du poumon chez les personnes exposées. Si des données d'exposition détaillées sont disponibles, la mortalité par cancer peut être étudiée en fonction de différents temps de latence (par exemple, 10, 15, 20 ans), du travail dans différents types de carrières (différents types de granit), de différentes périodes historiques, de différentes expositions intensités et ainsi de suite. Cependant, 70 cas ne peuvent pas être subdivisés en trop de catégories, car le nombre entrant dans chacune devient rapidement trop petit pour une analyse statistique.

Les deux types de plans de cohorte présentent des avantages et des inconvénients. Une étude rétrospective ne peut, en règle générale, mesurer que la mortalité, car les données sur les manifestations plus bénignes font généralement défaut. Les registres du cancer sont une exception, et peut-être quelques autres, tels que les registres des accidents vasculaires cérébraux et les registres des sorties d'hôpitaux, dans la mesure où des données sur l'incidence sont également disponibles. L'évaluation de l'exposition passée est toujours un problème et les données d'exposition sont généralement assez faibles dans les études rétrospectives. Cela peut conduire à un effet de masquage. D'autre part, puisque les cas se sont déjà produits, les résultats de l'étude deviennent disponibles beaucoup plus tôt ; dans, disons, deux à trois ans.

Une étude de cohorte prospective peut être mieux planifiée pour se conformer aux besoins du chercheur, et les données d'exposition peuvent être recueillies de manière précise et systématique. Plusieurs manifestations différentes d'une maladie peuvent être mesurées. Les mesures de l'exposition et des résultats peuvent être répétées, et toutes les mesures peuvent être standardisées et leur validité peut être vérifiée. Cependant, si la maladie a une longue latence (comme le cancer), il faudra beaucoup de temps, voire 20 à 30 ans, avant que les résultats de l'étude puissent être obtenus. Il peut se passer beaucoup de choses pendant cette période. Par exemple, le roulement des chercheurs, l'amélioration des techniques de mesure de l'exposition, le remodelage ou la fermeture des plantes choisies pour l'étude, etc. Toutes ces circonstances compromettent le succès de l'étude. Les coûts d'une étude prospective sont également généralement plus élevés que ceux d'une étude rétrospective, mais cela est principalement dû au nombre beaucoup plus élevé de mesures (surveillance d'expositions répétées, examens cliniques, etc.), et non à un enregistrement des décès plus coûteux. Par conséquent, la coûts par unité d'information ne dépassent pas nécessairement ceux d'une étude rétrospective. Au vu de tout cela, les études prospectives sont plus adaptées aux maladies à latence assez courte, nécessitant un suivi court, alors que les études rétrospectives sont plus adaptées aux maladies à latence longue.

Études cas-témoins (ou cas-référents)

Revenons à l'usine de rayonne viscose. Une étude de cohorte rétrospective peut ne pas être réalisable si les listes des travailleurs exposés ont été perdues, alors qu'une étude de cohorte prospective donnerait des résultats solides à très long terme. Une alternative serait alors la comparaison entre les personnes décédées d'une maladie coronarienne dans la ville, au cours d'une période de temps définie, et un échantillon de la population totale du même groupe d'âge.

La conception classique cas-témoin (ou cas-référent) est basée sur un échantillonnage à partir d'une population dynamique (ouverte, caractérisée par une rotation des membres). Cette population peut être celle de tout un pays, d'un district ou d'une commune (comme dans notre exemple), ou bien il peut s'agir de la population administrativement définie à partir de laquelle les patients sont admis dans un hôpital. La population définie fournit à la fois les cas et les témoins (ou référents).

La technique consiste à rassembler tous les cas de la maladie en question qui existent à un point dans le temps (cas prévalents), ou survenus au cours d'une période de temps (cas incidents). Les cas peuvent ainsi être tirés des registres de morbidité ou de mortalité, ou être recueillis directement auprès des hôpitaux ou d'autres sources ayant des diagnostics valides. Les contrôles sont dessinés comme un échantillon de la même population, soit parmi les non-cas, soit dans l'ensemble de la population. Une autre option consiste à Sélectionner des patients atteints d'une autre maladie comme témoins, mais ces patients doivent alors être représentatifs de la population d'où proviennent les cas. Il peut y avoir un ou plusieurs témoins (c'est-à-dire des référents) pour chaque cas. L'approche d'échantillonnage diffère des études de cohorte, qui examinent l'ensemble de la population. Il va sans dire que les gains en termes de moindre coût des plans cas-témoins sont considérables, mais il est important que l'échantillon soit représentant de l'ensemble de la population d'où proviennent les cas (c'est-à-dire la « base de l'étude »), sinon l'étude peut être biaisée.

Lorsque des cas et des témoins ont été identifiés, leurs antécédents d'exposition sont recueillis par des questionnaires, des entretiens ou, dans certains cas, à partir de dossiers existants (par exemple, les registres de paie à partir desquels les antécédents de travail peuvent être déduits). Les données peuvent être obtenues soit auprès des participants eux-mêmes, soit, s'ils sont décédés, auprès de parents proches. Pour assurer un rappel symétrique, il est important que la proportion de cas et de référents morts et vivants soit égale, car les proches parents donnent généralement un historique d'exposition moins détaillé que les participants eux-mêmes. Les informations sur le schéma d'exposition des cas sont comparées à celles des témoins, fournissant une estimation de la rapport de cotes (OR), une mesure indirecte de la risque parmi les personnes exposées de contracter la maladie par rapport à celui des non exposés.

Étant donné que la conception cas-témoin repose sur les informations sur l'exposition obtenues auprès de patients atteints d'une certaine maladie (c'est-à-dire les cas) ainsi que sur un échantillon de personnes non malades (c'est-à-dire les témoins) de la population d'où proviennent les cas, le lien avec les expositions ne peut être étudié que pour une maladie. En revanche, ce design permet l'étude concomitante de l'effet de plusieurs expositions différentes. L'étude cas-témoin est bien adaptée pour répondre à des questions de recherche spécifiques (par exemple, « La maladie coronarienne est-elle causée par l'exposition au sulfure de carbone ? »), mais elle peut également aider à répondre à la question plus générale : « Quelles expositions peuvent causer cette maladie ? » ?"

La question de savoir si l'exposition aux solvants organiques provoque le cancer primitif du foie est posée (à titre d'exemple) en Europe. Les cas de cancer primitif du foie, une maladie relativement rare en Europe, sont mieux recueillis à partir d'un registre national du cancer. Supposons que tous les cas de cancer survenus pendant trois ans forment la série de cas. La population de base de l'étude est alors un suivi de trois ans de l'ensemble de la population du pays européen en question. Les témoins sont tirés comme un échantillon de personnes sans cancer du foie de la même population. Pour des raisons de commodité (c'est-à-dire que la même source peut être utilisée pour l'échantillonnage des témoins), des patients atteints d'un autre type de cancer, non lié à l'exposition aux solvants, peuvent être utilisés comme témoins. Le cancer du côlon n'a aucun lien connu avec l'exposition aux solvants ; par conséquent, ce type de cancer peut être inclus parmi les témoins. (L'utilisation de témoins de cancer minimise le biais de rappel dans la mesure où la précision de l'historique donné par les cas et les témoins est, en moyenne, symétrique. Cependant, si un lien actuellement inconnu entre le cancer du côlon et l'exposition aux solvants était révélé plus tard, ce type de contrôle entraînerait une sous-estimation du vrai risque, et non une exagération de celui-ci.)

Pour chaque cas de cancer du foie, deux témoins sont tirés afin d'obtenir une plus grande puissance statistique. (On pourrait dessiner encore plus de contrôles, mais les fonds disponibles peuvent être un facteur limitant. Si les fonds n'étaient pas limités, peut-être jusqu'à quatre contrôles seraient optimaux. Au-delà de quatre, la loi des rendements décroissants s'applique.) Après avoir obtenu l'autorisation appropriée des données les autorités de protection, les cas et les témoins, ou leurs proches, sont approchés, généralement au moyen d'un questionnaire postal, demandant un historique professionnel détaillé avec un accent particulier sur une liste chronologique des noms de tous les employeurs, les départements de travail, les tâches dans différents emplois et la période d'emploi dans chaque tâche respective. Ces données peuvent être obtenues auprès de proches avec quelques difficultés ; cependant, les produits chimiques ou les noms commerciaux spécifiques ne sont généralement pas bien rappelés par les proches. Le questionnaire devrait également inclure des questions sur d'éventuelles données confusionnelles, telles que la consommation d'alcool, l'exposition à des aliments contenant des aflatoxines et l'infection par les hépatites B et C. Afin d'obtenir un taux de réponse suffisamment élevé, deux relances sont envoyées aux non-répondants à 70 semaines d'intervalle. Cela se traduit généralement par un taux de réponse final supérieur à XNUMX %. Les antécédents professionnels sont ensuite examinés par un hygiéniste industriel, sans connaissance du statut de cas ou de contrôle du répondant, et l'exposition est classée en exposition élevée, moyenne, faible, nulle et inconnue aux solvants. Les dix années d'exposition précédant immédiatement le diagnostic de cancer ne sont pas prises en compte, car il n'est pas biologiquement plausible que des cancérogènes de type initiateur puissent être la cause du cancer si le temps de latence est si court (bien que les promoteurs le puissent en fait). A ce stade, il est également possible de différencier les différents types d'exposition aux solvants. Étant donné qu'un historique professionnel complet a été fourni, il est également possible d'explorer d'autres expositions, bien que l'hypothèse initiale de l'étude ne les inclue pas. Les rapports de cotes peuvent ensuite être calculés pour l'exposition à n'importe quel solvant, à des solvants spécifiques, à des mélanges de solvants, à différentes catégories d'intensité d'exposition et pour différentes fenêtres temporelles en relation avec le diagnostic de cancer. Il est conseillé d'exclure de l'analyse ceux dont l'exposition est inconnue.

Les cas et les témoins peuvent être échantillonnés et analysés soit comme série indépendante or groupes appariés. L'appariement signifie que les contrôles sont sélectionnés pour chaque cas en fonction de certaines caractéristiques ou attributs, pour former des paires (ou des ensembles, si plus d'un contrôle est choisi pour chaque cas). L'appariement est généralement effectué sur la base d'un ou de plusieurs facteurs tels que l'âge, le statut vital, les antécédents de tabagisme, l'heure du diagnostic du cas, etc. Dans notre exemple, les cas et les témoins sont ensuite appariés sur l'âge et le statut vital. (Le statut vital est important, car les patients eux-mêmes donnent généralement un historique d'exposition plus précis que les parents proches, et la symétrie est essentielle pour des raisons de validité.) Aujourd'hui, la recommandation est d'être restrictif avec l'appariement, car cette procédure peut introduire des effets ) confondant.

Si un contrôle correspond à un cas, le plan est appelé un conception à paires assorties. À condition que les coûts d'étude de plusieurs contrôles ne soient pas prohibitifs, plus d'un référent par cas améliore la stabilité de l'estimation de l'OR, ce qui rend l'étude plus efficace en termes de taille.

La disposition des résultats d'une étude cas-témoin non appariée est présentée dans le tableau 2.

Tableau 2. Exemple de mise en page des données cas-témoins

À partir de ce tableau, les probabilités d'exposition parmi les cas et les probabilités d'exposition parmi la population (les témoins) peuvent être calculées et divisées pour donner le rapport de cotes d'exposition, OR. Pour les cas, la probabilité d'exposition est c₁ / c₀, et pour les contrôles c'est n₁ / n₀. L'estimation de l'OR est alors :

Si relativement plus de cas que de témoins ont été exposés, l'OR est supérieur à 1 et vice versa. Les intervalles de confiance doivent être calculés et fournis pour l'OR, de la même manière que pour le RR.

A titre d'exemple supplémentaire, un centre de santé au travail d'une grande entreprise dessert 8,000 100 salariés exposés à diverses poussières et autres agents chimiques. Nous nous intéressons au lien entre l'exposition aux poussières mixtes et la bronchite chronique. L'étude consiste à suivre cette population pendant un an. Nous avons défini les critères diagnostiques de la bronchite chronique comme étant « la toux matinale et la production de mucosités pendant trois mois pendant deux années consécutives ». Les critères d'exposition « positive » aux poussières sont définis avant le début de l'étude. Chaque patient visitant le centre de santé et répondant à ces critères pendant une période d'un an est un cas, et le patient suivant demandant un avis médical pour des problèmes non pulmonaires est défini comme un témoin. Supposons que 100 cas et 40 témoins soient inscrits pendant la période d'étude. Soit 15 cas et XNUMX témoins classés comme ayant été exposés à la poussière. Alors

c₁ = 40, c₀ = 60, n₁ = 15, et n₀ = 85.

En conséquence,

Dans l'exemple précédent, aucune considération n'a été donnée à la possibilité de confusion, ce qui peut conduire à une distorsion de l'OR en raison de différences systématiques entre les cas et les témoins dans une variable comme l'âge. Une façon de réduire ce biais consiste à faire correspondre les témoins aux cas en fonction de l'âge ou d'autres facteurs suspects. Il en résulte une disposition des données illustrée dans le tableau 3.

Tableau 3. Présentation des données cas-témoins si un témoin est apparié à chaque cas

L'analyse se concentre sur les paires discordantes : c'est-à-dire « cas exposé, témoin non exposé » (f_+–); et « cas non exposé, témoin exposé » (f_–+). Lorsque les deux membres d'une paire sont exposés ou non exposés, la paire est ignorée. L'OR dans une conception d'étude à paires appariées est défini comme

Dans une étude sur l'association entre le cancer du nez et l'exposition à la poussière de bois, il y avait au total 164 paires cas-témoins. Dans une seule paire, le cas et le témoin avaient été exposés, et dans 150 paires, ni le cas ni le témoin n'avaient été exposés. Ces paires ne sont pas davantage considérées. Le cas, mais pas le témoin, avait été exposé en 12 paires, et le témoin, mais pas le cas, en une paire. D'où,

et comme l'unité n'est pas incluse dans cet intervalle, le résultat est statistiquement significatif, c'est-à-dire qu'il existe une association statistiquement significative entre le cancer du nez et l'exposition à la poussière de bois.

Les études cas-témoins sont plus efficaces que les études de cohorte lorsque la maladie est rare; ils peuvent en fait fournir la seule option. Cependant, des maladies courantes peuvent également être étudiées par cette méthode. Si la l'exposition est rare, une cohorte basée sur l'exposition est la conception épidémiologique préférable ou la seule réalisable. Bien entendu, des études de cohorte peuvent également être menées sur des expositions courantes. Le choix entre les conceptions de cohorte et de cas-témoins lorsque l'exposition et la maladie sont communes est généralement décidé en tenant compte de considérations de validité.

Étant donné que les études cas-témoins s'appuient sur des données d'exposition rétrospectives, généralement basées sur le souvenir des participants, leur point faible est l'inexactitude et la grossièreté des informations sur l'exposition, ce qui entraîne un masquage des effets par non différentiel classification erronée (symétrique) du statut d'exposition. De plus, le rappel peut parfois être asymétrique entre les cas et les témoins, les cas étant généralement considérés comme se souvenant « mieux » (c'est-à-dire, biais de rappel).

Le rappel sélectif peut provoquer un biais d'amplification de l'effet par différentiel classification erronée (asymétrique) du statut d'exposition. Les avantages des études cas-témoins résident dans leur rapport coût-efficacité et leur capacité à fournir une solution à un problème relativement rapidement. En raison de la stratégie d'échantillonnage, ils permettent l'investigation de très larges populations cibles (par exemple, via les registres nationaux du cancer), augmentant ainsi la puissance statistique de l'étude. Dans les pays où la législation sur la protection des données ou l'absence de bons registres de population et de morbidité entravent la réalisation d'études de cohorte, les études cas-témoins en milieu hospitalier peuvent être le seul moyen pratique de mener des recherches épidémiologiques.

Échantillonnage cas-témoins au sein d'une cohorte (conceptions d'études cas-témoins imbriquées)

Une étude de cohorte peut également être conçue pour un échantillonnage au lieu d'un suivi complet. Cette conception était auparavant appelée une étude cas-témoins « nichée ». Une approche d'échantillonnage au sein de la cohorte fixe des exigences différentes en matière d'admissibilité de la cohorte, car les comparaisons sont désormais effectuées au sein de la même cohorte. Cela devrait donc inclure non seulement les travailleurs fortement exposés, mais aussi les travailleurs moins exposés et même non exposés, afin de fournir contrastes d'exposition en lui-même. Il est important de réaliser cette différence dans les critères d'admissibilité lors de l'assemblage de la cohorte. Si une analyse de cohorte complète est d'abord effectuée sur une cohorte dont les critères d'éligibilité étaient sur une « grande » exposition, et qu'une étude cas-témoin « nichée » est effectuée plus tard sur la même cohorte, l'étude devient insensible. Cela introduit un effet de masquage parce que les contrastes d'exposition sont insuffisants « par conception » en raison d'un manque de variabilité dans l'expérience d'exposition parmi les membres de la cohorte.

Cependant, à condition que la cohorte ait une large gamme d'expériences d'exposition, l'approche cas-témoin nichée est très attrayante. On rassemble tous les cas survenus dans la cohorte au cours de la période de suivi pour former la série de cas, tandis que seulement un échantillon des non-cas est tiré pour la série témoin. Ensuite, comme dans le modèle cas-témoins traditionnel, les chercheurs recueillent des informations détaillées sur l'expérience d'exposition en interrogeant les cas et les témoins (ou leurs proches parents), en examinant les listes du personnel des employeurs, en construisant un matrice d'exposition professionnelle, ou en combinant deux ou plusieurs de ces approches. Les témoins peuvent soit être appariés aux cas, soit être traités comme une série indépendante.

L'approche par échantillonnage peut être moins coûteuse par rapport à l'obtention d'informations exhaustives sur chaque membre de la cohorte. En particulier, étant donné que seul un échantillon de témoins est étudié, davantage de ressources peuvent être consacrées à une évaluation détaillée et précise de l'exposition pour chaque cas et témoin. Cependant, les mêmes problèmes de puissance statistique prévalent que dans les études de cohorte classiques. Pour atteindre une puissance statistique suffisante, la cohorte doit toujours comprendre un nombre « adéquat » de cas exposés en fonction de l'importance du risque à détecter.

Conceptions d'études transversales

Au sens scientifique, un plan transversal est un échantillon représentatif de la population étudiée, sans aucune considération de temps. L'exposition et la morbidité (prévalence) sont mesurées au même moment.

Du point de vue étiologique, cette conception de l'étude est faible, en partie parce qu'elle traite de la prévalence par opposition à l'incidence. La prévalence est une mesure composite, qui dépend à la fois de l'incidence et de la durée de la maladie. Cela restreint également le recours aux études transversales aux maladies de longue durée. Plus grave encore est le fort biais négatif causé par l'élimination, liée à la santé, du groupe exposé des personnes les plus sensibles aux effets de l'exposition. Par conséquent, les problèmes étiologiques sont mieux résolus par des conceptions longitudinales. En effet, les études transversales ne permettent pas de tirer des conclusions quant à savoir si l'exposition a précédé la maladie, ou vice versa. La section transversale n'a de sens étiologique que s'il existe une véritable relation temporelle entre l'exposition et le résultat, ce qui signifie que l'exposition actuelle doit avoir des effets immédiats. Cependant, l'exposition peut être mesurée transversalement de sorte qu'elle représente une période passée plus longue (par exemple, la plombémie), tandis que la mesure du résultat est celle de la prévalence (par exemple, les vitesses de conduction nerveuse). L'étude est alors un mélange d'une conception longitudinale et d'une conception transversale plutôt qu'une simple section transversale de la population étudiée.

Enquêtes descriptives transversales

Les enquêtes transversales sont souvent utiles à des fins pratiques et administratives plutôt qu'à des fins scientifiques. Les principes épidémiologiques peuvent être appliqués aux activités de surveillance systématique dans le cadre de la santé au travail, telles que :

• observation de la morbidité liée à la profession, à la zone de travail ou à certaines expositions

• enquêtes régulières auprès des travailleurs exposés à des risques professionnels connus

• examen des travailleurs entrant en contact avec de nouveaux risques pour la santé

• programmes de surveillance biologique

• enquêtes d'exposition pour identifier et quantifier les dangers

• programmes de dépistage de différents groupes de travailleurs

• évaluer la proportion de travailleurs nécessitant une prévention ou un contrôle régulier (p. ex. tension artérielle, maladie coronarienne).

Il est important de choisir des indicateurs de morbidité représentatifs, valides et spécifiques pour tous les types d'enquêtes. Une enquête ou un programme de dépistage ne peut utiliser qu'un assez petit nombre de tests, contrairement aux diagnostics cliniques, et par conséquent la valeur prédictive du test de dépistage est importante. Les méthodes insensibles ne parviennent pas à détecter la maladie d'intérêt, tandis que les méthodes très sensibles produisent trop de résultats faussement positifs. Il n'est pas intéressant de dépister les maladies rares en milieu professionnel. Toutes les activités de recherche de cas (c'est-à-dire de dépistage) nécessitent également un mécanisme de prise en charge des personnes ayant des résultats « positifs », à la fois en termes de diagnostic et de thérapie. Sinon, seule la frustration en résultera avec un potentiel de plus de mal que de bien émergeant.

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