De nouvelles recherches de l'Université de Floride centrale ont identifié des caractéristiques physiologiques qui pourraient rendre les gens super-propagateurs de virus tels que le SRAS-CoV-2.

Dans une étude publiée ce mois-ci dans la revue Physique des fluides, des chercheurs du département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF ont utilisé des modèles générés par ordinateur pour simuler numériquement les éternuements chez différents types de personnes et déterminer les associations entre les caractéristiques physiologiques des personnes et la distance parcourue par leurs gouttelettes d'éternuement dans l'air.

Ils ont découvert que les caractéristiques des gens, comme un nez bouché ou une dentition complète, pourraient augmenter leur potentiel de propagation de virus en affectant la distance parcourue par les gouttelettes lorsqu'elles éternuent.

Selon les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis, la principale façon dont les gens sont infectés par le virus qui cause le COVID-19 est l'exposition à des gouttelettes respiratoires, comme les éternuements et la toux porteurs de virus infectieux.

En savoir plus sur les facteurs affectant la distance parcourue par ces gouttelettes peut éclairer les efforts visant à contrôler leur propagation, dit Michael Kinzel, professeur adjoint au département de génie mécanique de l'UCF et co-auteur de l'étude.

« C'est la première étude qui vise à comprendre le « pourquoi » sous-jacent de la distance parcourue par les éternuements, " dit Kinzel. "Nous montrons que le corps humain a des influenceurs, comme un système de conduits complexe associé à l'écoulement nasal qui perturbe en fait le jet de votre bouche et l'empêche de disperser les gouttelettes sur de grandes distances."

Par exemple, quand les gens ont le nez clair, comme de le souffler dans un mouchoir, la vitesse et la distance parcourue par les gouttelettes d'éternuement diminuent, selon l'étude.

C'est parce qu'un nez clair fournit un chemin en plus de la bouche pour la sortie de l'éternuement. Mais quand le nez des gens est congestionné, la zone de sortie des éternuements est restreinte, provoquant ainsi une augmentation de la vitesse des gouttelettes d'éternuement expulsées de la bouche.

De la même manière, les dents restreignent également la zone de sortie de l'éternuement et provoquent une augmentation de la vitesse des gouttelettes.

"Les dents créent un effet de rétrécissement dans le jet qui le rend plus fort et plus turbulent, " dit Kinzel. "Ils semblent en fait conduire la transmission. Donc, si vous voyez quelqu'un sans dents, vous pouvez en fait vous attendre à un jet plus faible de l'éternuement de leur part."

Pour réaliser l'étude, les chercheurs ont utilisé une modélisation 3D et des simulations numériques pour recréer quatre types de bouche et de nez :une personne avec des dents et un nez clair; une personne sans dents et au nez clair; une personne sans dents et un nez congestionné; et une personne avec des dents et un nez congestionné.

Lorsqu'ils ont simulé des éternuements dans les différents modèles, ils ont découvert que la distance de pulvérisation des gouttelettes expulsées lorsqu'une personne a le nez congestionné et un ensemble complet de dents est environ 60 pour cent plus grande que lorsqu'elle n'en a pas.

Les résultats indiquent que lorsque quelqu'un garde le nez dégagé, comme en le soufflant dans un mouchoir, qu'ils pourraient réduire la distance parcourue par leurs germes.

Les chercheurs ont également simulé trois types de salive :mince, moyen et épais.

Ils ont découvert que la salive plus fine entraînait des éternuements composés de gouttelettes plus petites, qui a créé un spray et est resté dans l'air plus longtemps que la salive moyenne et épaisse.

Par exemple, trois secondes après un éternuement, quand une salive épaisse atteignait le sol et diminuait ainsi sa menace, la salive plus fine flottait toujours dans l'air en tant que transmetteur potentiel de maladie.

Le travail est lié au projet des chercheurs de créer une pastille contre la toux COVID-19 qui donnerait aux gens une salive plus épaisse pour réduire la distance parcourue par les gouttelettes d'un éternuement ou d'une toux, et ainsi diminuer la probabilité de transmission de la maladie.

Les résultats donnent un nouvel aperçu de la variabilité de la distance d'exposition et indiquent comment les facteurs physiologiques affectent les taux de transmissibilité, dit Kareem Ahmed, professeur agrégé au Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF et co-auteur de l'étude.

"Les résultats montrent que les niveaux d'exposition dépendent fortement de la dynamique des fluides qui peut varier en fonction de plusieurs caractéristiques humaines, ", dit Ahmed. "De telles caractéristiques peuvent être des facteurs sous-jacents à l'origine d'événements de super-propagation dans la pandémie de COVID-19."

Les chercheurs disent qu'ils espèrent déplacer le travail vers des études cliniques pour comparer leurs résultats de simulation avec ceux de vraies personnes d'horizons variés.

Les co-auteurs de l'étude étaient Douglas Fontes, chercheur postdoctoral au Florida Space Institute et auteur principal de l'étude, et Jonathan Reyes, chercheur postdoctoral au Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF.

Fontes dit de faire avancer les résultats de l'étude, l'équipe de recherche souhaite étudier les interactions entre les flux de gaz, film de mucus et structures tissulaires dans les voies respiratoires supérieures lors d'événements respiratoires.

"Les modèles numériques et les techniques expérimentales devraient fonctionner côte à côte pour fournir des prédictions précises de la rupture primaire à l'intérieur des voies respiratoires supérieures au cours de ces événements, " il dit.

"Cette recherche fournira potentiellement des informations pour des mesures de sécurité et des solutions plus précises pour réduire la transmission des agents pathogènes, donner de meilleures conditions pour faire face aux maladies habituelles ou aux pandémies à l'avenir, " il dit.