Quel est le rapport covid/exoplanètes
Dans une interview accordée à “uniaktuell”, l’astrophysicien Kevin Heng et l’épidémiologiste Christian Althaus qui viennent de publier une étude conjointe, expliquent ce que la propagation de maladies infectieuses telles que COVID-19 a à voir avec la chimie exoplanétaire et ce qu’ils espèrent tirer d’INPUT, une plate-forme interfacultaire nouvellement créée.
By Brigit Bucher
Astrophysique et épidémiologie : L’image de gauche montre une impression d’artiste d’un coucher de soleil sur l’exoplanète KELT-9b (© Denis Bajram). L’image de droite est tirée d’une animation artistique du coronavirus © Pexels
Astrophysique et épidémiologie, en quoi peuvent-elles aller ensemble ? Le contact entre le Centre de l’Espace et de l’Habitabilité (CSH) et l’Institut de Médecine Sociale et Préventive (ISPM) a été établi en 2018, comme l’explique Kevin Heng, directeur du CSH : “Oscar Franco, qui était alors le nouveau directeur de l’ISPM, et moi-même avons eu diverses discussions pour explorer une éventuelle collaboration. Christian Althaus était également présent à l’une de ces réunions. C’est ainsi que nous nous sommes rencontrés”. La pandémie COVID-19 a ensuite accéléré la collaboration entre l’astrophysicien Heng et l’épidémiologiste Althaus à tel point que non seulement ils ont participé conjointement à deux études sur COVID-19, mais ils ont maintenant institutionnalisé la collaboration inter-facultés sur la nouvelle plateforme INPUT.
Kevin Heng est professeur d’astrophysique et directeur du Center for Space and Habitability (CSH) à l’Université de Berne. © Alessandro della Bella. A droite : Christian Althaus, PD, est épidémiologiste et chef du groupe de recherche de l’Institut de médecine sociale et préventive (ISPM). © Alessandro della Bella
Les planètes et les populations humaines peuvent être décrites de la même manière
À première vue, l’astrophysique et l’épidémiologie ont peu de choses en commun. Kevin Heng avoue sans hésiter sa surprise de voir qu’ils se sont si bien entendus dès le début. Althaus, qui travaille à l’ISPM depuis 10 ans, est titulaire d’un doctorat en biologie théorique et déclare : “Bien sûr, j’ai entre-temps adopté l’état d’esprit de l’épidémiologie, mais grâce à ma formation scientifique de base, il m’est facile d’échanger des idées avec des experts en chimie ou en physique”.
D’un point de vue méthodologique, il y a certainement des chevauchements entre les deux branches de la recherche. Kevin Heng déclare : “ce que je trouve particulièrement beau dans les sciences naturelles, c’est que le langage de la nature est en fin de compte celui des mathématiques. Car nos équations mathématiques décrivent le fonctionnement de la nature”. Par exemple, Kevin Heng a découvert que les équations mathématiques décrivant les processus chimiques dans l’atmosphère des exoplanètes sont similaires à celles utilisées pour décrire la transmission des maladies infectieuses. Christian Althaus ajoute : “en astrophysique, par exemple, les modèles de simulation sont utilisés pour étudier comment les molécules de planètes lointaines réagissent entre elles et forment des composés. Nous utilisons une méthodologie très similaire, basée sur les mêmes principes mathématiques en épidémiologie, pour étudier comment les maladies infectieuses sont transmises”.
Toutefois, les deux domaines de recherche sont également similaires à d’autres égards. “En astronomie, nous examinons de grandes collections, appelées populations, d’objets dans le ciel. Il peut s’agir de populations de galaxies, d’étoiles ou de planètes”. Des constatations sur ces populations sont ensuite faites au niveau statistique. Et en épidémiologie aussi, les données sont considérées au niveau de la population, et évaluées statistiquement. “On peut donc dire que nous utilisons les mêmes outils d’analyse statistique et de modélisation pour comprendre à la fois les objets célestes et la santé humaine”, explique Kevin Heng.
Kevin Heng and Christian Althaus on YouTube: What exoplanets have to do with the coronavirus
Regroupement des compétences en matière de traitement de grandes quantités de données
Tant en astrophysique qu’en épidémiologie, les chercheurs doivent traiter une énorme quantité de données. La collaboration entre le CSH et la NIMP est désormais institutionnalisée avec la mise en place de la plateforme INPUT, qui permet de regrouper les compétences dans ce domaine et d’exploiter les synergies. INPUT signifie “Interfaculty Platform for Data and Computational Science », elle est gérée par Christian Althaus qui explique : « nous travaillons déjà sur des projets en cours, mais nous voulons vraiment nous développer en tant que plateforme et coopérer avec d’autres instituts et facultés. Après tout, de nombreuses branches de la recherche travaillent avec de grandes quantités de données et de simulations basées sur des modèles”. Kevin Heng confirme : « l’esprit de la plate-forme est de rechercher différents domaines de recherche qui, à première vue, ne semblent pas avoir beaucoup en commun, mais qui montrent une étroite similitude dans l’application de la modélisation et des statistiques”. David Ginsbourger, de l’Institut de statistique mathématique et d’assurance (IMSV), en est un exemple puisqu’il a déjà adhéré à INPUT.
Comme l’explique Christian Althaus, les chercheurs de l’Université de Berne ont déjà pu apporter une contribution importante à la compréhension de la pandémie cette année. « Maintenant, j’espère qu’avec INPUT, nous pourrons travailler sur d’autres sujets que les maladies infectieuses qui sont aujourd’hui d’une grande importance au niveau mondial, comme la “santé planétaire”, c’est-à-dire l’état de santé de la civilisation humaine et de son environnement en termes de coexistence, d’écologie et de climat”, poursuit Christian Althaus. Cela nécessite une compréhension approfondie d’une grande quantité de données ou de simulations informatiques qui sont utilisées pour modéliser des systèmes complexes. “Nous voulons comprendre les questions urgentes de l’avenir afin de trouver les bonnes réponses”, conclut Althaus.
A propos des deux études mentionnées dans l’article
Un cycle alterné de mesures d’endiguement et d’assouplissement dans le contexte de la pandémie COVID-19 pourrait apporter une solution pragmatique, notamment dans les pays en développement, pour éviter de surcharger les systèmes de santé, tout en ne faisant pas peser un fardeau trop lourd sur l’économie et la société. C’est ce qu’a montré une étude internationale à laquelle Christian Althaus a participé de manière significative et où Kevin Heng a réalisé la modélisation informatique de différents scénarios. Cette modélisation de la propagation de COVID-19 a piqué la curiosité de Kevin Heng, qui a approfondi les équations mathématiques du modèle épidémiologique SEIR. Il a découvert que ces équations sont très similaires au système d’équations utilisé en astrophysique pour étudier la chimie atmosphérique des exoplanètes. Au lieu de suivre la façon dont les atomes se combinent pour former des molécules, le modèle SEIR peut être utilisé pour illustrer la façon dont les humains passent par les différentes étapes d’une maladie. Kevin Heng montre dans cette étude, qu’il a publiée avec Christian Althaus, que les courbes qui représentent ce processus ont une forme universelle.
Publication details:
Chowdhury R, et al.: Dynamic interventions to control COVID-19 pandemic: a multivariate prediction modelling study comparing 16 worldwide countries. European Journal of Epidemiology 2020. https://link.springer.com/article/10.1007/s10654-020-00649-w
Kevin Heng, Christian Althaus: The approximately universal shapes of epidemic curves in the Susceptible-Exposed-Infectious-Recovered (SEIR) model. Nature Scientific Reports.
https://www.nature.com/articles/s41598-020-76563-8
A propos des deux scientifiques
Kevin Heng
Kevin Heng est professeur d’astrophysique et directeur du Center for Space and Habitability (CSH) à l’Université de Berne depuis 2016. Il a étudié la physique et l’astrophysique à l’Université nationale de Singapour et à l’Université du Colorado à Boulder. En 2007, il a obtenu son doctorat à l’Institut de recherche JILA et à l’Université du Colorado à Boulder. Il a également travaillé à l’université de Princeton et à l’ETH Zurich avant de devenir professeur assistant à l’université de Berne en 2013. Le principal intérêt de recherche de Kevin Heng est l’atmosphère des exoplanètes. Il est membre du Core Science Team pour la mission CHEOPS dirigée par l’Université de Berne et du Pôle de recherche national PRN PlanetS, que l’Université de Berne dirige en collaboration avec l’Université de Genève.
Contact:
Prof. Dr. Kevin Heng
Center for Space and Habitability (CSH)
Telephone: +41 31 631 59 18
Email: kevin.heng@csh.unibe.ch
Sur Twitter on peut le trouver sous @KevinHeng1
Christian Althaus
Après avoir étudié la biologie et travaillé comme assistant de recherche à l’ETH Zurich, Christian Althaus a obtenu son doctorat en biologie théorique et en bioinformatique en 2009 à l’Université d’Utrecht. Depuis 2009, il travaille à l’Institut de médecine sociale et préventive ISPM de l’Université de Berne en tant que responsable de la plate-forme interfacultaire pour les données et les sciences numériques INPUT. En 2017, il a obtenu son diplôme d’enseignant universitaire à la faculté de médecine de l’Université de Berne dans le domaine de l’épidémiologie des maladies infectieuses. Au cours de la pandémie COVID-19, Christian Althaus a été l’objet d’une grande attention médiatique en tant qu’expert sur le sujet. Il est membre de la Task Force scientifique suisse COVID-19, qui conseille les autorités.
Contact:
PD Dr. Christian Althaus
Institute of Social and Preventive Medicine(ISPM)
Direct line: +41 31 631 56 71
Email: christian.althaus@ispm.unibe.ch
Sur Twitter on peut le trouver sous @C_Althaus
Sur Twitter on peut trouver la platform INPUT sous @INPUTBern
A propos de l’auteure
Brigit Bucher est responsable des relations avec les médias et représentante “Espace” au département Communication & Marketing de l’Université de Berne.
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