L'évaporation est essentielle pour la transmission du coronavirus en hiver

Le Dr Talib Dbouk et le professeur Dimitris Drikakis parlent à News-Medical de leurs efforts de recherche pendant la pandémie de COVID-19 et de la manière dont l'évaporation est essentielle pour la transmission du coronavirus en hiver.

Qu'est-ce qui a provoqué vos recherches sur la transmission des virus, et en particulier celle du coronavirus?

En tant que chercheurs, notre mission est d'étudier et de mieux comprendre la physique des flux et la dynamique de transmission des virus.

Ce qui a principalement provoqué nos recherches, c'est notre intérêt à contribuer à arrêter la propagation rapide du coronavirus mortel, qui a causé la mort de centaines de milliers de personnes dans le monde de manière inattendue et a eu des implications financières importantes.

CoronavirusCrédit d'image: GEMINI PRO STUDIO / Shutterstock.com

Pourquoi les infections virales hivernales sont-elles plus fréquentes que celles des mois d'été?

Nous avons découvert à partir des résultats de nos recherches qu'il existe une combinaison de facteurs affectant la transmission du virus. Il est lié à la vitesse du vent, à la température de l'air et à l'humidité relative.

Pendant la saison d'hiver, en particulier dans les pays d'hiver froids comme l'Europe du Nord et centrale, l'Amérique du Nord et la Russie, les gens passent la plupart de leur temps à l'intérieur. L'environnement intérieur a généralement un microclimat spécifique, par ex. chauffé à une température moyenne comprise entre 23 ° C et 25 ° C, et l'humidité relative peut atteindre jusqu'à 65% ou plus.

Pendant l'été, les gens ont plus tendance à sortir et il n'y a pas de chauffage à l'intérieur, mais la climatisation conduit à des valeurs d'humidité relativement faibles. Pendant l'été, la température de l'air peut dépasser 30 ° C et l'humidité relative peut descendre en dessous de 50% à certains endroits.

Nos recherches ont montré que la viabilité du coronavirus est plus élevée à des valeurs de basse température de l'air inférieures ou égales à 25 ° C, et à des valeurs d'humidité relative élevées supérieures ou égales à 65%. Cela explique clairement pourquoi les infections virales hivernales sont plus fréquentes que celles des mois d'été.

De plus, nous avons également illustré le rôle de la vitesse du vent (qui est généralement plus élevée pendant les mois d'hiver) contribue davantage au taux de transmission du virus.

Hiver

Crédit d'image: Marina Zezelina / Shutterstock.com

Pourquoi la recherche sur l'importance de la transmission des gouttelettes en suspension dans l'air a-t-elle été rare?

En effet, nous avons mené une étude approfondie de la littérature et avons constaté de manière surprenante que les recherches axées sur l'importance de la transmission des gouttelettes en suspension dans l'air étaient rares. Plusieurs facteurs pourraient expliquer cela, principalement:

  • Auparavant, les chercheurs se concentraient sur des aspects biologiques plus traditionnels du virus et accordaient une importance secondaire (voire aucune) à des facteurs tels que la transmission aérienne, la dynamique des fluides et le transfert de chaleur.
  • Le fait que la dernière pandémie de COVID-19 ait été très meurtrière et cause à la fois des décès et des pertes financières a incité des chercheurs comme nous à enquêter sur des aspects de la transmission du virus qui ne sont pas du tout compris.
  • Dans le passé, le manque de méthodes de calcul avancées de dynamique des fluides et de matériel informatique coûteux pour effectuer des simulations complexes de dynamique des fluides et de transfert de chaleur a également entravé les progrès dans le domaine de la simulation de la dynamique des fluides et du transfert de chaleur. Des progrès significatifs ont été réalisés dans les domaines ci-dessus au cours de la dernière décennie. Cela permet désormais d'effectuer des études de simulation détaillées.

Pouvez-vous décrire comment vous avez mené vos recherches sur la viabilité des coronavirus?

Nous avons développé une plate-forme numérique avancée CFD (Computational Fluid Dynamics) qui permet de prédire la variation de concentration de coronavirus dans les gouttelettes de salive contaminées en suspension dans l'air (après avoir été expulsées dans l'air).

Les modèles de calcul développés dans le cadre de cette recherche permettent de quantifier la viabilité du coronavirus en fonction de la température de l'air, de l'humidité relative et de la vitesse du vent environnant ou de la circulation de l'air dans des environnements intérieurs et extérieurs.

Qu'avez-vous découvert de vos recherches?

Nous avons découvert que la viabilité du coronavirus dépend de la combinaison de la température de l'air, de la vitesse du vent et de l'humidité relative.

Comment le coronavirus se transmet-il par évaporation?

Le coronavirus est transmis par des gouttelettes de salive contaminées en suspension dans l'air qui contiennent une concentration spécifique de particules virales. Les porteurs de particules virales qui sont les gouttelettes de salive, lorsqu'elles sont expulsées d'une personne infectée, volent dans l'air.

En voyageant dans les airs, ils assistent au processus d'évaporation, qui peut être lié à la viabilité du coronavirus.

Transmission aéroportée

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Comment vos recherches aideront-elles à approfondir notre compréhension de la transmission des coronavirus?

Notre recherche à travers la plate-forme de simulation CFD nouvellement développée permet de futures enquêtes critiques telles que la définition d'une meilleure distance de sécurité sociale et de règles qui devraient être dynamiques et non fixes.

Ce qui précède dépend des conditions intérieures et extérieures, par ex. liée à la température de l'environnement environnant, son humidité relative et son taux de circulation de l'air entre autres.

Pensez-vous que des facteurs tels que la vitesse du vent et l'humidité devraient être pris en compte lors de l'évaluation des directives de distanciation sociale?

Bien sûr, parce que la distance de sécurité et les règles dépendent de manière significative des conditions intérieures et extérieures (par exemple liées à la température ambiante, à son humidité relative et à son taux de circulation de l'air, entre autres).

Que peuvent faire les gens pour se protéger de l'augmentation des taux de survie et de transmission du virus au cours des prochains mois d'hiver?

Pour que les gens se protègent de l'augmentation des taux de survie et de transmission du virus au cours des prochains mois d'hiver, nous conseillons:

a- Pour respecter la distance sociale, d'au moins 2 mètres s'il n'y a pas de circulation d'air, et en cas de vitesse de l'air ou du vent, cette distance sociale doit aller jusqu'à 6 mètres selon la vitesse du vent. Nous avons publié une autre étude détaillée sur ce sujet: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0011960

b- Évitez les conditions d'humidité relative élevée, en particulier à l'intérieur

c- Évitez les endroits à basse température.

d- Évitez les endroits bondés

e- Portez des masques de protection, en particulier dans les situations où il y a un contact étroit inévitable avec d'autres personnes. Voir notre précédente étude sur les masques faciaux: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0015044

f- Évitez la convection forcée ou la circulation d'air forcée dans les endroits intérieurs fermés.

g- Appliquer une ventilation naturelle et une circulation d'air à l'intérieur

Distanciation sociale

Crédit d'image: Kzenon / Shutterstock.com

Quelles sont les prochaines étapes de votre recherche?

Nos prochaines étapes comprennent l'étude d'autres mécanismes physiques et leur interaction avec la transmission de virus comme la pollution atmosphérique.

Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d'informations?

À propos du Dr Talib Dbouk

Le Dr Talib Dbouk est chercheur principal à l'Institut de recherche sur la défense et la sécurité de l'Université de Nicosie, Chypre. Auparavant, il a occupé différents postes universitaires et de recherche en France en tant que professeur associé à l'Institut Mines-Télécom, et chercheur post-doc au CEMEF Mines-ParisTech et au Centre français de l'énergie atomique (CEA).Dr Talib Dbouk

Il est titulaire d'un HDR (en français: Habilitation à Diriger des Recherches) de l'Université Polytechnique Hauts-de-France (nov.2019) et d'un doctorat. diplôme en physique de l'Université de Nice-Sophia Antipolis, France (déc.2011). Ses recherches sont multidisciplinaires dans les domaines de la physique computationnelle et des sciences de l'ingénieur et des technologies émergentes.

Ses recherches comprennent le développement de logiciels et des outils de calcul avancés pour l'optimisation de la topologie et de la forme, l'optimisation de la conception multidisciplinaire, la dynamique des fluides computationnelle (CFD) et le transfert de chaleur, et la rhéologie des fluides complexes, entre autres. Il a reçu de l'association française Foam-U un prix en 2017 pour le meilleur doctorat. thèse sur un code de calcul développé au sein d'une plateforme CFD open-source.

Ses travaux de recherche et son impact se manifestent à travers de nombreux articles de recherche publiés dans des revues à haut impact. Jusqu'à présent, il a supervisé et obtenu de nombreux doctorats. et des étudiants à la maîtrise qui occupent désormais différents postes dans les universités et les industries du monde entier. Il est critique pour de nombreuses revues scientifiques à fort impact et un comité de rédaction de deux membres.

Au cours de la dernière décennie, il a développé, coordonné et dirigé plusieurs projets avancés de R&D et innovants en collaboration avec des partenaires nationaux et internationaux de l'industrie et du milieu universitaire. Il a développé des codes de calcul scientifique très avancés pour différentes applications multi-échelles et multi-physiques.

A propos du professeur Dimitris Drikakis

Le professeur Dimitris Drikakis est vice-président pour les partenariats mondiaux et directeur exécutif, recherche et innovation à l'Université de Nicosie, Chypre. Il a une nomination conjointe de professeur à l’École des sciences et de l’ingénierie et à la faculté de médecine. Auparavant, il a occupé des postes universitaires et exécutifs en tant que professeur, doyen exécutif (Université Strathclyde) et chef des départements des sciences aérospatiales et de la physique de l'ingénieur (Université de Cranfield) dans le secteur universitaire britannique pendant 24 ans; il a également occupé des postes universitaires / de recherche de haut niveau en Allemagne et en France.Professeur Dimitris Drikakis

Ses recherches sont multidisciplinaires et couvrent des sujets de la science de l'ingénierie et des technologies émergentes, y compris la mécanique des fluides, l'acoustique, les matériaux, la science computationnelle, l'apprentissage automatique, l'intelligence informatique et les nanotechnologies avec des applications aux secteurs de l'aérospatiale et de la défense, biomédical et énergétique. Il a reçu le prix William Penney Fellowship Award de l’établissement atomique du Royaume-Uni en reconnaissance de ses contributions aux flux à plusieurs composants, et le prix de l’innovateur de l’année (2014) de l’Institut britannique de l’innovation pour une nanotechnologie de capture de carbone de nouvelle génération.

Il a co-écrit deux livres et a publié 430 articles dans des revues et des actes de conférence. Il est diplômé de 45 doctorats. étudiants qui occupent maintenant des postes dans les universités et les industries du monde entier. Il a également été assoc. Rédacteur dans de nombreuses revues scientifiques. Il a également siégé au comité technique de dynamique des fluides de l'American Institute of Aeronautics and Astronautics; Conseil d'administration du réseau scientifique européen de l'aéronautique; Conseil européen de la recherche (ingénierie – vice-président); Centre de technologie pétrolière et gazière du Royaume-Uni (OGTC), en tant que président du panel académique.

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