Quantifier le risque de transmission par aérosols du SARS-CoV-2 par la mesure de la concentration en CO2

Dès juin 2020, les scientifiques étaient majoritairement tombés d’accord : le virus SARS-CoV-2 se transmet de façon dominante par voie aérienne, sous la forme d’aérosols transportés par les courants d’air. Dès lors, le port du masque est devenu une évidence, et a conduit de nombreux pays à prendre des mesures d’obligation dans ce domaine, qui se sont d’abord appliquées sans nuances : il suffit de se rappeler les premiers temps du déconfinement, quand le port du masque était obligatoire en intérieur comme en extérieur. Depuis, les politiques publiques se sont assouplies, non seulement du fait de la progression de l’ immunité globale apportée notamment par les vaccins, mais aussi car l’acceptabilité sociale du masque a chuté.

Dès lors, et compte tenu de ce que la pandémie est loin d’être terminée, il reste pertinent de quantifier aussi précisément que possible les conditions environnementales et sociales dans lesquelles les virus à transmission aéroportée, dont le SARS-Cov-2, peuvent se transmettre avec efficacité, afin de pouvoir prendre les mesures proportionnées impactant de façon minimale la vie quotidienne des citoyens. Dans une étude expérimentale et théorique, initiée par une demande d’expertise émise par le Conseil National des Centres Commerciaux, des physiciennes et des physiciens du Laboratoire de physique de l’ENS de Paris (LPENS, CNRS/ENS/Sorbonne Univ./Univ. Paris Cité) ont montré que le risque de transmission du virus dans une assemblée de personnes peut être estimé quantitativement avec une grande fiabilité en suivant le taux de dioxyde de carbone (CO₂). L’idée de suivre le taux de CO₂ d’une pièce pour alerter sur la nécessité d’une aération a certes été déjà largement évoquée et mise en oeuvre, mais au-delà de l’évolution qualitativement similaire du taux de CO₂ et de la concentration en aérosols infectieux, le lien quantitatif entre ces deux paramètres manquait. Or il ressort de cette étude que le lien n’est pas seulement qualitatif, il est également complètement quantitatif, le rapport des concentrations en virus entre l’air exhalé par une personne et l’air inhalé par une autre personne, et celui en CO₂ étant identiques. Ce résultat est loin d’être évident, car on compare là le comportement d’une molécule à des gouttelettes contaminantes qui en contiennent environ 10¹⁴ ! Il tient au fait que d’une part les mouvements d’air dans une pièce, largement turbulents et chaotiques, sont responsables de la diffusion de l’air expiré par quelqu’un, et que d’autre part, les gouttelettes émises évaporent très rapidement une grande part de leur masse et se stabilisent à des tailles de l’ordre de quelques micromètres, suffisamment petites pour être transportées elles aussi de façon passive dans les mouvements d’air habituels.

 Le résultat principal de l’étude, l’évolution identique des dilutions des aérosols et du CO₂, a été obtenu par des mesures expérimentales réalisées en soufflerie, où le gaz carbonique et des gouttelettes d’huile sont introduits en amont d’un courant turbulent contrôlé et analysés par prélèvement à différentes distances en aval. Les chercheurs expliquent ce résultat par le fait que le temps caractéristique dont a besoin une gouttelette virale pour changer sa vitesse (si les forces s’exerçant sur elle changent) est très petit devant le temps typique d’évolution de son environnement : dans ce cas, elle peut toujours adapter sa vitesse à celle de l’air turbulent ambiant et, bien que beaucoup plus lourde, est transportée comme le CO₂ environnant. Cette évolution quantitativement parallèle a permis aux chercheurs de l’étude de montrer que le risque de transmission virale par aérosol (le R₀ popularisé par les médias), une fois exprimé en fonction de la concentration en CO₂, ne dépend plus du nombre d’occupants d’une pièce ni de son volume. La simplicité de l’expression obtenue permet son application effective dans des espaces recevant du public, par des préconisations évolutives et graduées (ventilation renforcée, purification active de l’air,port du masque obligatoire) selon les taux de dioxyde de carbone mesurés in situ. Ces résultats sont publiés dans la revue PNAS Nexus.