Introduction à la recherche épidémiologique

Introduction à la recherche épidémiologique Dr Elodie Munier-Marion Unité d hygiène et d épidémiologie hôpital Edouard Herriot elodie.marion@chu-lyon.fr Biologie de l'évolution et médecine 05/01/2017

Définition de l épidémiologie (1) Etude de la fréquence et de la répartition dans le temps et dans l espace des états de santé des populations ainsi que le rôle des facteurs qui les déterminent. état de santé : maladie déterminant : facteurs environnementaux, biologiques, comportementaux population d étude : - population source (étude exhaustive) - échantillon : représentatif de la population source (tirage au sort) Échantillon Population source

Définition de l épidémiologie (2) Epidémiologie Groupe d individus malades et non malades Médecine clinique 1 personne malade

Définition de l épidémiologie (3) L épidémiologie cherche à : Mesurer la fréquence/distribution spatio-temporelle d un évènement de santé dans une population (décrire l histoire naturelle et le pronostic des maladies) => Quantification de l existence ou de l apparition d une maladie => Qui est malade? Où est-on malade? Quand est-on malade? Déterminer les facteurs de risque, le pronostic des maladies Déterminer ses traitements, sa prévention, ses méthodes diagnostiques - Évaluer de nouvelles mesures de prévention ou de traitement, et de nouveaux mode d accès/distribution de soins

Typologie des études épidémiologiques (1) L épidémiologie se divise donc en 3 grands axes : Epidémiologie descriptive : mesure l état de santé Epidémiologie analytique (= étiologique) : explique l état de santé Epidémiologie évaluative (= interventionnelle) : évalue les actions de santé

Typologie des études épidémiologiques (2) Selon la procédure Expérimentale (=interventionnelle) : intervention appliquée à des sujets selon une procédure déterminée par l expérimentateur Observationnelle : pas d intervention Selon la finalité Descriptive : prévalence, incidence, répartition Analytique (=explicative, étiologique) : étude facteurs de risque ou pronostiques Évaluative : évaluation de procédures (traitements, méthodes diagnostiques) Selon la chronologie du recueil de données Transversale OU longitudinale : recueil d information un jour donné OU dans la durée Rétrospective OU prospective : recueil d informations dans le passé OU à partir d un temps donné

Typologie des études épidémiologiques (3) TRANSVERSAL RETROSPECTIF PROSPECTIF Temps Passé Présent Futur Chronologie du recueil des données : transversale OU longitudinale : recueil des informations un jour donné OU lors du suivi rétrospective OU prospective : recueil des informations dans le passé OU lors du suivi

Typologie des études épidémiologiques (4) Intervention sur la population? Non Etudes observationnelles Oui Etudes interventionnelles Etudes descriptives Etudes analytiques Essais cliniques Études diagnostiques Actions de santé publique transversale de prévalence longitudinale d incidence cohorte cas-témoins

Typologie des études épidémiologiques (5)

Typologie des études épidémiologiques (6) Exemples : Efficacité d un traitement? Epidémiologie évaluative Nombre de malades? Facteurs de risque de maladie? Facteurs pronostiques de maladie? Epidémiologie descriptive Epidémiologie analytique Epidémiologie analytique Efficacité d un test diagnostique? Nombre de nouveaux cas d une maladie? Epidémiologie évaluative Epidémiologie descriptive

Domaines de l épidémiologie

Epidémiologie d intervention Méthodologie de référence : Essai contrôlé : comparaison nouveau traitement vs «contrôle» (=placebo ou traitement de référence) Randomisé : allocation aléatoire des traitements : comparabilité initiale (randomisation centralisée, logiciel informatique) En double aveugle : patient et médecin en insu => maintenir comparabilité Analysé en intention de traiter : tous les patients inclus (randomisés) sont analysés comparabilité finale ( analyse per protocole = analyse patients qui ont respecté le protocole)

Epidémiologie descriptive (1) Objectifs Décrire la fréquence d un problème de santé dans une population donnée Etudier les variations de fréquence en fonction : - des caractéristiques des personnes (âge, sexe, profession ) - de la répartition géographique (pays, région, commune) - de l évolution dans le temps Enrichir la connaissance sur les problèmes de santé dans la population Secondairement Aider à la mise en place/décision des moyens d action Prévention Implantation d équipe sanitaires, de moyens Campagnes d éducation pour la santé, etc. Proposer des hypothèses de recherche : hypothèses étiologiques (sur les facteurs de risque des maladies)

Epidémiologie descriptive (2) Sources d information : registres de maladies (ex cancer) maladies à déclaration obligatoires (ex tuberculose) certificats de décès études ponctuelles (à l hôpital, dans les laboratoires, la communauté, etc.) Indicateurs de morbidité (décrivent la fréquence des maladies) : prévalence (cas nouveaux + cas anciens) incidence (cas nouveaux) Méthodes : études transversales : enquêtes de prévalence études longitudinales : enquêtes d incidence

Enquête de prévalence Etude transversale : - «cliché» («photographie») de la population à un instant donné (instant t) - sujets non suivis dans le temps - mesure de l exposition et de la maladie en même temps Instant t : inclusion des sujets + recueil des données Passé Présent Futur

Enquête de prévalence Prévalence : nombre de cas d une maladie dans la population, à un instant donné nouveaux cas de maladie et cas déjà connus Prévalence = nombre de cas observés à un instant t population à risque à un instant t Exemple : Dans une enquête sur le cancer du sein réalisée en janvier 2013 auprès de 1 800 000 femmes, on a trouvé 8 000 femmes atteintes d un tel cancer. Prévalence = 8 000 /1 800 000 = 0,0044 0,4%

Enquête d incidence Etude longitudinale : groupe de sujets suivis pendant une période donnée Incidence : nombre de nouveaux cas d une maladie dans la population, pendant une période de temps vitesse de survenue de nouveaux cas Incidence = nombre de nouveaux cas pendant une période t population à risque pendant une période t

Epidémiologie descriptive (3) Population à risque = 10 000 Prévalence le 1 er juillet = Prévalence le 1 er aout = Prévalence en juillet = Incidence en juillet = 3/10 000 4/10 000 7/10 000 4/10 000

Epidémiologie descriptive exemples (1) Description de la distribution de la maladie en fonction des personnes Caractéristiques des populations atteintes et non atteintes Description des populations en fonction de l âge, sexe, race/ethnie, état civil, activité professionnelle, revenu, consommation alimentaire, etc.

Epidémiologie descriptive exemples (2)

Epidémiologie descriptive exemples (3) Description de la distribution de la maladie en fonction du lieu/la localisation géographique Variations selon les pays, les régions d un même pays, les différents quartiers d une ville, les régions urbaines vs régions rurales, etc.

Epidémiologie descriptive exemples (5) Description de la distribution de la maladie en fonction du temps Selon le jour, la semaine, le mois, l année, selon la saison, etc. Comparaison (prudente) par rapport à la même période il y a 1an, 5 ans, 10 ans, etc.

Types d études descriptives Rapports de cas, séries de cas Description clinique d un ou plusieurs cas Etudes écologiques Relation entre fréquence d une maladie et fréquence d un facteur Etudes transversales Fréquence d une maladie dans une population

Exemples d études descriptives (1) Série de cas publiée en 1981 dans le New England Journal of Medicine 4 hommes homosexuels sans facteurs de risque d immunosuppression Mise en évidence de pneumopathies à Pneumocystis jiroveci

Exemples d études descriptives (2) Etudes écologiques

Exemples d études descriptives (3)

Exemples d études descriptives (4) Etude transversale : prévalence des infections nosocomiales en 2012 France

Epidémiologie descriptive - conclusion permet de connaître une pathologie et son évolution mesure les besoins de soins fait des hypothèses étiologiques Mais n émet pas de lien de causalité entre une pathologie et un facteur Ce type d étude est rapide et économique. Les résultats permettent de mettre en place des programmes de prévention, de distribuer des ressources, etc.

Epidémiologie analytique (1) = étiologique ou explicative Objectifs : Rechercher les causes des problèmes de santé Analyser le rôle des facteurs susceptibles d influencer l apparition des problèmes de santé Facteurs favorisant la maladie = facteurs de risque Facteurs protégeant de la maladie Facteur de risque (FDR) : tout événement (alimentaire, environnemental, infectieux, génétique, biologique, socio-économique, comportemental, etc.) pouvant favoriser la survenue d une maladie

Epidémiologie analytique (2) Mesures d association : Calcul du sur-risque de maladie lié au fait d être exposé à un facteur : Risque relatif (enquêtes de cohorte) Odds ratio (enquêtes cas témoin) Méthodes : enquêtes cas-témoins enquêtes de cohorte : exposés / non exposés Etude observationnelles = pas d intervention de l investigateur Rassembler un groupe d individus pour lesquels il va falloir savoir Si le risque de présenter une maladie (ou phénomène de santé) est différent Selon que ces individus ont été exposés ou non à un facteur particulier

Quelques principes Principe 1 : les maladies ne sont pas dues au hasard Principe 2 : il existe des facteurs causals et préventifs qui doivent être identifiés au moyen de méthodes rigoureuses appliquées dans diverses populations, à différentes périodes et à différents lieux.

Etudes Cas-Témoins Etude analytique observationnelle Groupe 1 : malades = les cas Groupe 2 : non malades = les témoins Comparaison de la proportion de personnes qui ont été exposées au facteur étudié Etude rétrospective Calcul de l Odds ratio = excès de risque de survenue de la maladie chez les sujets exposés

Etudes Cas-Témoins Exemple : lien entre la vaccination HBV (exposition) et la sclérose en plaque (maladie) - cas : sujets atteints de sclérose en plaque - témoins : sujets indemnes de sclérose en plaque - exposition : vaccination HBV Exposés Non exposés CAS = sclérose en plaque Exposés Non exposés TÉMOINS = pas de sclérose en plaque Passé Vaccination HBV Présent

Etudes Cas-Témoins

Etudes Cas-Témoins http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc2998589/pdf/nihms-237355.pdf

Etudes Cas-Témoins conception et conduite de l étude Comparabilité des groupes Risque de base de développer la maladie identique chez les exposés (E) et les non-exposés (ne), indépendamment de l'exposition que l'on étudie Qualité et exhaustivité de l'information Problèmes majeurs à résoudre : sélection des groupes à étudier sources d'information sur l'exposition (E) et la maladie (M)

Etudes Cas-Témoins Odds ratio (1) Malades Non malades Exposés a b Non exposés c d TOTAL a+c b+d Calcul des fréquences d exposition : - chez les cas : a/(a+c) - chez les témoins : b/(b+d) Calcul des cotes d exposition : - chez les cas : a/c - chez les témoins : b/d Calcul de l Odds Ratio (OR) (= rapport des cotes) Mesure l association entre E et M Approximation du risque relatif 41

Etudes Cas-Témoins Odds ratio (2) OR = (52/39)/(25/124) = (52*124)/(39*25) = 6,61 42

Etudes Cas-Témoins Odds ratio (3) Interprétation de l Odds Ratio : Si OR = 1 : pas de lien entre exposition et maladie Si OR > 1 : lien entre exposition et maladie exposition = facteur de risque Si OR < 1 : lien entre exposition et maladie exposition = facteur protecteur L OR doit toujours être présenté avec son intervalle de confiance à 95% : si IC 95% ne contient pas 1 : lien statistiquement significatif si IC 95% contient 1 : lien non statistiquement significatif 43

Etudes Cas-Témoins Odds ratio (4) Exemple (suite) : lien entre vaccination HBV et sclérose en plaque Résultats : - OR = 1,8 - IC 95% = [0,7-4,6] Conclusion : OR 1 (la valeur 1 est comprise entre les bornes de l IC 95%) : pas de lien entre vaccination HBV et sclérose en plaque 44

Etudes Cas-Témoins synthèse AVANTAGES Bien adapté pour étudier : maladies rares plusieurs facteurs de risque maladies à incubation longue coût faible résultats rapides INCONVENIENTS Peu adapté pour étudier : expositions rares plusieurs maladies la séquence temporelle exposition-maladie biais de sélection (choix des témoins) biais de mémorisation pas de calcul d incidence 45

Etudes de cohorte Etude analytique observationnelle Groupe 1 : personnes exposées Groupe 2 : personnes non exposées Suivi dans le temps : - sujets inclus au départ indemnes de la maladie - question : survenue de la maladie? oui ou non étude prospective (le plus souvent) ou rétrospective (= historique) calcul du risque relatif = excès de risque de survenue de la maladie chez les exposés

Nature des études de cohortes Prospective : Exposés (E) ou non-exposés (ne) suivis dans le temps Sujets non-malades Calcul des taux d incidence = #nouveaux cas / unité de temps, pour chaque groupe de sujets (E et ne) puis comparaisons Rétrospective : Exposition spécifique dans le passé Recueil des données depuis l E jusqu au moment présent puis calcul du taux d incidence de la M en fonction de la présence ou de l absence de l E Mêmes estimations que l étude prospective mais tout est déjà passé : E et M Etude plus économique

Nature des études de cohortes Fonction de la relation temporelle entre le début de l étude et le moment de l apparition de la maladie.

Etudes de cohorte ETUDE DE COHORTE PROSPECTIVE Exemple : lien entre radiations ionisantes (exposition) et leucémie (maladie) - groupe «exposés» : femmes atteintes de cancer du sein traitées par radiothérapie - groupe «non exposés» : femmes atteintes de cancer du sein sans radiothérapie - durée du suivi : 10 ans pour étudier la survenue de leucémie dans chaque groupe Radiothérapie Tumeur Pas de tumeur Sans radiothérapie Tumeur Pas de tumeur Passé Présent 10 ans Futur

Etudes de cohorte

Etudes de cohorte http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc2998589/pdf/nihms-237355.pdf

Etudes de cohorte ETUDE DE COHORTE RETROSPECTIVE Exemple : lien entre benfluorex (exposition) et valvulopathie (maladie) - groupe «exposés» : personnes diabétiques traitées par benfluorex - groupe «non exposés» : personnes diabétiques non traitées par benfluorex Benfluorex Pas de benfluorex Valvulopathie Pas de valvulopathie Valvulopathie Pas de valvulopathie Passé base de données historiques Présent Futur

Etudes de cohorte - Prudence Les personnes peuvent sous-estimer leur exposition. Certaines personnes peuvent déjà présenter la maladie en question à un stade initial (stade subclinique).

Etudes de cohorte Risque relatif (1) Malades Non malades TOTAL Exposés a b a+b Non exposés c d c+d TOTAL a+c b+d a+b+c+d Calcul de l incidence (I) de la maladie : - chez les exposés (E) : - chez les non exposés (NE) : Calcul du Risque Relatif (RR) : (= force de l association entre exposition et maladie)

Etudes de cohorte Risque relatif (2) Interprétation du Risque Relatif : Si RR = 1 : pas de lien entre exposition et maladie Si RR > 1 : lien entre exposition et maladie exposition = facteur de risque Si RR < 1 : lien entre exposition et maladie exposition = facteur protecteur Le RR doit toujours être présenté avec son intervalle de confiance à 95% : si IC 95% ne contient pas 1 : lien statistiquement significatif si IC 95% contient 1 : lien non statistiquement significatif

Etudes de cohorte Risque relatif (3) Exemple (suite) : lien entre radiations ionisantes et leucémie Résultats : - RR = 3 - IC 95% = [2,6 3,7] Conclusion : RR est significativement supérieur à 1 (borne inférieure de l IC 95% > 1) : - radiations ionisantes = facteur de risque de leucémie - excès de risque dans le groupe exposé : risque de développer une leucémie 3 fois supérieur

Etudes de Cohorte synthèse AVANTAGES Bien adapté pour étudier : expositions rares plusieurs maladies les risques (incidences) la séquence temporelle exposition-maladie INCONVENIENTS Peu adapté pour étudier : maladies rares plusieurs expositions (FDR) coût élevé durée longue biais de suivi (perdus de vue) 57

Choix de l étude On peut tenter de répondre à la question posée en utilisant soit des études cas-témoins soit des études de cohorte Le choix dépend de La nature de la maladie Le type de l exposition étudiée Les ressources disponibles Cohorte Cas-témoins Maladie Fréquente Rare Genèse de la maladie Délai court Délai long Exposition Rare Fréquente Étude simultanée Plusieurs maladies Plusieurs facteurs (expositions) Biais Suivi (perdus de vue) Sélection et mémorisation

Critères de causalité de Hill Internes à l étude Séquence dans le temps Force de l association Spécificité de l association Relation dose-effet Cohérence interne Externes à l étude Constance de l association Plausibilité biologique Cohérence externe Preuves expérimentales Analogie L exposition précède la maladie Plus la force d association est grande, moins l association est susceptible d être expliquée par des facteurs de confusion L exposition étudiée est présente chez tous les malades (ou presque) et seulement chez eux, et pour cette seule maladie Plus l exposition augmente, plus on a de chance de développer la maladie Méthodologie (design) et prise en compte des biais Reproductibilité dans diverses situations (différentes périodes, régions, populations) Existence d un mécanisme d action de l exposition sur la maladie Reproductibilité des résultats Une intervention visant à réduire le FR doit faire diminuer l incidence de la maladie (Expérimentale animale) Exposition analogue et maladie analogue

Niveaux de preuve HAS

Conclusion Cas clinique = 1 malade, épidémiologie = des malades et des non-malades Types d études différentes en fonction de la question posée Aide à la décision en Santé Publique

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