L'évolution expérimentale sur le long terme découple la taille et les coûts de production chez Escherichia coli

Escherichia coli. Crédit Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH.

Accrochez-vous un peu, le monde microbien, et celui de Escherichia coli en particulier est fascinant avec cette série d’expériences sur son évolution ...

«Une expérience d'évolution avec des bactéries remet en question la sagesse conventionnelle sur la taille et le coût de production», source phys.org.

En 1988, un biologiste de la Michigan State University, Richard Lenski, a déposé 12 flacons de E. coli et son groupe a maintenu et suivi leur évolution depuis. Périodiquement, des sous-échantillons sont congelés, permettant aux scientifiques de comparer les bactéries à différents moments en les ramenant à la vie.

Au fil du temps, les E. coli en évolution ont grossi; après 60 000 générations, les cellules font environ deux fois la taille de leurs ancêtres. Mais cette augmentation de taille s'est-elle accompagnée de changements que nous attendons dans le métabolisme, la taille et les taux de croissance de la population ?

Des chercheurs du Monash University Center for Geometric Biology ont collaboré avec Richard Lenski pour le découvrir. Les résultats sont publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Le métabolisme dicte la vitesse à laquelle les organismes transforment l'énergie en entretien et en production.

Alors que les espèces plus grandes ont des taux métaboliques plus élevés, elles sont en fait plus efficaces et ont donc des taux métaboliques plus faibles par rapport à leur taille. Ainsi, alors que les espèces plus petites ont des densités de population plus élevées et peuvent atteindre ces densités plus rapidement, la masse totale de la population est plus élevée chez les espèces plus grandes (pensez aux souris et aux éléphants).

Mais est-ce que ce qui précède est vrai au sein d'une espèce?

Souvent, la série de tailles au sein d'une espèce n'est pas particulièrement large, ce qui rend les inférences sur la taille difficiles à tester.

Les bien nommées «Lignes de Lenski» contournent ce problème. Le laboratoire de Richard a envoyé des échantillons congelés de l'original E. coli, les ancêtres, ainsi que des échantillons de 10 000 et 60 000 générations d'évolution.

Les chefs de projet de l'École des sciences biologiques de l'Université Monash, le professeur Dustin Marshall et le Dr Mike McDonald, ont entrepris de faire revivre les cellules et de mesurer la taille des cellules, le métabolisme, la taille de la population et la croissance de la population.

«Nous avons constaté qu'à mesure que les cellules grossissaient au cours de l'évolution, les taux métaboliques augmentaient mais étaient inférieurs par rapport à leur taille, comme le prévoyait la théorie», a déclaré le professeur Marshall.

«Également prévu par la théorie, les populations de cellules plus grandes avaient des densités de population plus faibles mais une biomasse plus élevée que leurs ancêtres plus petits», a-t-il déclaré.

«La grande surprise et à l'opposé de la théorie, c'est que les populations de cellules plus grandes, malgré leur métabolisme relativement plus faible, ont augmenté plus rapidement que les cellules plus petites.»

Le Dr McDonald a déclaré qu'il était souvent supposé que l'énergie nécessaire pour produire un nouvel individu était directement proportionnelle à sa masse, mais cette expérience a montré que ce n'est pas nécessairement le cas.

«Pourquoi alors, une cellule plus grande serait-elle moins chère à construire et à entretenir ?»

Les cellules de E. coli consomment beaucoup d'énergie pour maintenir les gradients ioniques à travers les membranes cellulaires. Comme les cellules plus grandes ont des surfaces plus petites par rapport à la masse, elles devraient également avoir des coûts de maintenance inférieurs à ceux des cellules plus petites. Les cellules évoluées ont également des génomes légèrement plus petits que les cellules ancestrales plus petites, de sorte que les coûts de réplication du génome sont inférieurs pour les cellules plus grandes.

De plus, les cellules évoluées ont affiné leurs composants génétiques dans cet environnement hautement prévisible, réduisant ainsi l'expression coûteuse de transcrits et de protéines inutiles.

«Remarquablement, il semble que l'évolution puisse dissocier les coûts de production de la taille; il n'y a aucun inconvénient à augmenter les taux de croissance des cellules évoluées plus grandes en termes de rendement», a déclaré le Dr McDonald.

Référence. Dustin J. Marshall et al, Long-term experimental evolution decouples size and production costs in Escherichia coli, PNAS (2022). DOI: 10.1073/pnas.2200713119

Importance

Les populations d'organismes plus grands devraient être plus efficaces dans leur utilisation des ressources, mais croître plus lentement, que les populations d'organismes plus petits. Les relations entre la taille, le métabolisme et la démographie forment le fondement de la théorie métabolique, mais la plupart des tests empiriques ont été corrélatifs et indirects. Des lignées expérimentales de Escherichia coli qui ont évolué pour produire des cellules plus grandes offrent une occasion unique de tester comment la taille, le métabolisme et la démographie covarient. Bien que les grandes cellules aient un métabolisme relativement plus lent, elles se développent plus rapidement que les petites cellules. Elles obtiennent cet avantage d’un taux de croissance en réduisant les coûts relatifs de production de leurs plus grandes cellules. Cette évolution peut dissocier les coûts de production de la taille remet en question une hypothèse fondamentale sur les liens entre la physiologie et l'écologie.

Résumé

La taille corporelle covarie avec la dynamique des populations dans les domaines de la vie. Le métabolisme peut imposer des contraintes fondamentales sur la coévolution de la taille et de la démographie, mais les tests expérimentaux des liens de causalité restent insaisissables. Nous tirons parti d'une expérience de 60 000 générations dans laquelle des populations de Escherichia coli ont développé des cellules plus grandes pour examiner la mise à l'échelle métabolique intraspécifique et les corrélations avec les paramètres démographiques. Au cours de leur évolution, les cellules ont à peu près doublé de taille par rapport à leurs ancêtres. Ces cellules plus grosses ont des taux métaboliques absolument plus élevés, mais par rapport à leur taille, ils sont plus faibles. La théorie métabolique a prédit avec succès les relations entre la taille, le métabolisme et la densité de population maximale, y compris le soutien de la loi d'équivalence énergétique de Damuth, de sorte que les populations de cellules plus grandes atteignaient des densités maximales inférieures mais des biomasses maximales plus élevées que les populations de cellules plus petites. La mise à l'échelle du métabolisme avec la taille des cellules prédit ainsi la mise à l'échelle de la taille avec une densité de population maximale. Contrairement à la théorie standard, cependant, les populations de cellules plus grandes ont augmenté plus rapidement que celles de cellules plus petites, contredisant l'hypothèse fondamentale et intuitive selon laquelle les coûts de construction de nouveaux individus devraient évoluer directement avec leur taille. La découverte que les coûts de production peuvent être découplés de la taille nécessite une réévaluation des facteurs évolutifs et des conséquences écologiques de la taille biologique plus généralement.

Aux lecteurs du blog

Je suis en conflit depuis plusieurs années avec la revue PROCESS Alimentaire pour une triste question d’argent qui permettrait de récupérer et de diffuser correctement les 10 052 articles initialement publiés gracieusement par mes soins de 2009 à 2017 sur le blog de la revue, alors qu’elle a bénéficié de la manne de la publicité faite lors de la diffusion de ces articles. La revue PROCESS Alimentaire s’est comportée et continue de se comporter en censeur et refuse tout assouplissement pour la modique somme de 500 euros. N’ayant pas les moyens d’aller devant la justice, je leur fait ici de la publicité gratuite. Derrière cette revue, il y a des aimables censeurs, les journalistes complices de la direction !

A propos de la réglementation sur la sécurité des aliments au Canada: aujourd'hui la taille des dés de pommes de terre !

Bienvenue au pays des règles et des normes, vous pensez à la France, eh bien non, il s’agit ici du Canada ! Le Canada souhaite modifier la taille des pommes de terre blanches en dés ou en cubes emballées dans des emballages hermétiquement fermés. Il s'agit là incontestablement d'une règle ou norme essentielle ...

L'Agence canadienne d'inspection des aliments (ACIA) a lancé une consultation publique sur un projet de modification du règlement régissant la taille des pommes de terre blanches en dés ou en cubes emballées dans des emballages hermétiquement fermés.

Les exigences actuelles en matière de taille sont décrites dans le Recueil des normes canadiennes de classification : Volume 3 – Produits de fruits ou de légumes transformés.

Vous trouverez le détail de la taille des dés de pommes de terre ici.

La consultation publique aura lieu du 21 janvier au 21 février 2022. Tous les intervenants sont encouragés à examiner la modification proposée et à présenter leurs commentaires.
Pour en savoir plus sur la modification proposée et pour formuler vos commentaires, visitez le site Partagez vos idées : Modifications proposées au Recueil des normes canadiennes de classification : Volume 3 – Produits de fruits ou de légumes transformés.
L'ACIA tiendra compte de ces commentaires lorsqu'elle examinera la modification proposée en vue de son incorporation par renvoi dans le Règlement sur la salubrité des aliments au Canada.

Vous avez dit Règlement sur la salubrité des aliments au Canada. Mais en quoi la rtaille des dés de pommes de terre intfère-t’elle avec la salubrité des aliments au Canada ?

L'objectif des modifications proposées est de tenir compte des éléments suivants:

- l'évolution de la demande et de la démographie des consommateurs

- la réponse aux besoins du marché

- l'uniformisation des pratiques des fabricants et des importateurs de pommes de terre blanches coupées en dés ou en cubes qui sont emballées dans un emballage hermétiquement scellé.

A-t’on vraiment de mobiliser la réglementation sur le sujet ? Comprenne qui pourra !

Aux lecteurs du blog 

A cause ou grâce à la revue PROCESS Alimentaire, vous n'avez plus accès aux 10 052 articles initialement publiés par mes soins de 2009 à 2017 sur le blog de la revue. Triste histoire de sous car la revue estime qu’elle n’a pas les moyens de maintenir la diffusion de ces articles, alors qu’elle a bénéficié de la manne de la publicité faite lors de la diffusion de ces articles. Merci de leur faire part de cette anomalie.

Il y a une raison pour laquelle les bactéries conservent leur forme

 « Il y a une raison pour laquelle les bactéries conservent leur forme », source communiqué de Rice University.

Les théoriciens de Rice montrent comment les processus aléatoires s'annulent pour assurer la santé microbienne.

Bactéries grasses ? Bactéries maigres ? De notre point de vue d'en haut, elle semblent toutes avoir à peu près la même taille. En fait, elle l'ont.

Précisément pourquoi a été une question ouverte, selon le chimiste de l'Université Rice, Anatoly Kolomeisky, qui a développé une théorie.

Un mécanisme primitif chez les bactéries qui les maintient dans leurs zones habitable (Goldilocks zones) personnelle - c'est-à-dire juste - semble dépendre de deux moyens aléatoires de régulation, croissance et division, qui s'annulent. Le même mécanisme pourrait donner aux chercheurs une nouvelle perspective sur la maladie, y compris le cancer.

Le «modèle minimal» de Kolomeisky, chercheur en postdoc chez Rice et les auteurs principaux Hamid Teimouri et Rupsha Mukherjee, ancien assistant de recherche chez Rice maintenant à l’Institut indien de technologie de Gandhinagar, apparaît dans le Journal of Physical Chemistry Letters de l’American Chemical Society.

« Partout où nous voyons des bactéries, elles ont plus ou moins les mêmes tailles et formes », a déclaré Kolomeisky. « C’est la même chose pour les cellules de nos tissus. C'est une signature de l'homéostasie, où un système essaie d'avoir des paramètres physiologiques qui sont presque les mêmes, comme la température corporelle ou notre tension artérielle ou le taux de sucre dans notre sang. »

« La nature aime avoir ces paramètres dans une gamme très étroite afin que les systèmes vivants puissent fonctionner le plus efficacement » a-t-il déclaré. « Les écarts par rapport à ces paramètres sont une signature de la maladie. »

Les bactéries sont des modèles d'homéostasie, collant à une distribution étroite de tailles et de formes. « Mais les explications que nous avons jusqu'à présent ne sont pas les bonnes », a déclaré Kolomeisky. « Comme nous le savons, la science n'aime pas la magie. Mais quelque chose comme de la magie - des seuils (thresholds) - est proposé pour l'expliquer. »

Pour les bactéries, dit-il, il n'y a pas de seuil. « Essentiellement, elle n’a pas besoin d’un tel système », a-t-il déclaré. « Il existe de nombreux processus biochimiques sous-jacents, mais ils peuvent être grossièrement divisés en deux processus chimiques stochastiques: la croissance et la division. Les deux sont aléatoires, notre problème était donc d'expliquer pourquoi ces phénomènes aléatoires conduisent à un résultat très déterministe. »

Le laboratoire de Rice University est spécialisé dans la modélisation théorique qui explique les phénomènes biologiques tels que l'édition du génome, la résistance aux antibiotiques et la prolifération du cancer. Teimouri a déclaré que le couplage chimique très efficace entre la croissance et la division chez les bactéries était beaucoup plus facile à modéliser.

« Nous avons supposé que, dans des conditions de prolifération typiques, le nombre de précurseurs de protéines de division et de croissance est toujours proportionnel à la taille des cellules », a-t-il déclaré.

Le modèle prédit quand les bactéries se diviseront, leur permettant d'optimiser leur fonction. Les chercheurs ont déclaré que cela s'accordait bien avec les observations expérimentales et que la manipulation de la formule pour éliminer les bactéries de l'homéostasie a prouvé leur point de vue. L'augmentation de la longueur théorique des bactéries post-division, ont-ils dit, conduit simplement à des taux de division plus rapides, en contrôlant leur taille.

« Pour les courtes longueurs, la croissance domine, gardant à nouveau les bactéries à la bonne taille », a déclaré Kolomeisky.

La même théorie ne s’applique pas nécessairement aux organismes plus grands, a-t-il déclaré. « Nous savons que chez les humains, il existe de nombreuses autres voies biochimiques qui pourraient réguler l'homéostasie, le problème est donc plus complexe. »

Cependant, les travaux peuvent donner aux chercheurs une nouvelle perspective sur la prolifération des cellules malades et le mécanisme qui force, par exemple, les cellules cancéreuses à prendre différentes formes et tailles.

« L'un des moyens de déterminer le cancer est de voir un écart par rapport à la norme », a déclaré Kolomeisky. « Y a-t-il une mutation qui conduit à une croissance plus rapide ou à une division plus rapide des cellules? Ce mécanisme qui aide à maintenir la taille et la forme des bactéries peut également nous aider à comprendre ce qui s'y passe. »

Un modèle théorique simple élaboré par des scientifiques de l'Université Rice cherche à expliquer pourquoi les bactéries restent à peu près de la même taille et de la même forme. Le modèle montre que les processus aléatoires de croissance et de division sont liés, s'annulant pour l'essentiel. Cliquez ici pour agrandir l'image. Remerciements au Kolomeisky Research Group.

Le port du masque pour tous pour se protéger du COVID-19 n’est pas basé sur des données valables, selon des experts

Commentaire : Le port du masque pour tous pour se protéger du COVID-19 n’est pas basé sur des données valables, source CIDRAP News du 1er avril 2020.

Le Dr Brosseau est un expert national en protection respiratoire et en maladies infectieuses et professeur (retraité), Université de l'Illinois à Chicago.

Le Dr Sietsema est également expert en protection respiratoire et professeur adjoint à l'Université de l'Illinois à Chicago.

En réponse au flot de désinformation et de malentendus sur la nature et le rôle des masques et des respirateurs en tant que moyens de maîtrise des sources ou d’un équipement de protection individuelle (EPI), nous examinons de manière critique le sujet pour informer sur la prise de décision à propos de l’épidémie de COVID-19 en cours qui s'appuie sur des données scientifiques. et une expertise professionnelle.

Comme indiqué dans un commentaire précédent, les données limitées dont nous disposons pour le COVID-19 soutiennent fortement la possibilité que le SRAS-CoV-2 - le virus qui cause COVID-19 - soit transmis par inhalation de gouttelettes et d'aérosols près de la source. Il est également probable que les personnes pré-symptomatiques ou asymptomatiques pendant toute la durée de leur infection propagent la maladie de cette manière.

Données manquantes pour recommander une large utilisation du masque

Nous ne recommandons pas d'exiger du grand public qui ne présente pas de symptômes de maladie de type COVID-19 de porter régulièrement des chiffons ou des masques chirurgicaux pour les raisons suivantes :

Il n'y a aucune preuve scientifique qu'ils soient efficaces pour réduire le risque de transmission du SRAS-CoV-2.

Leur utilisation peut amener ceux qui portent les masques à relâcher les autres efforts d'éloignement car ils ont un sentiment de protection

Nous devons préserver l'offre de masques chirurgicaux pour les professionnels de santé à risque.

Les recommandations sur les masques de protection - comme beaucoup l'ont proposé - ne réduiront pas la transmission du SRAS-CoV-2, comme en témoigne la pratique répandue de porter de tels masques dans la province du Hubei, en Chine, avant et pendant sa transmission de masse de COVID-19 plus tôt cette année. Notre examen des études pertinentes indique que les masques en tissu ne seront pas efficaces pour empêcher la transmission du SRAS-CoV-2, qu'ils soient portés comme contrôle de source ou comme EPI.

Les masques chirurgicaux ont probablement une certaine utilité comme contrôle de la source (ce qui signifie que le porteur limite la dispersion du virus à une autre personne) d'un patient symptomatique dans un cadre de soins de santé pour arrêter la propagation de grosses particules de toux et limiter la dispersion latérale des particules de toux. Ils peuvent également avoir une utilité très limitée en tant que contrôle de source ou comme EPI dans les foyers domestiques.

Les respirateurs, cependant, sont la seule option qui peut assurer la protection des travailleurs de première ligne confrontés à des cas de COVID-19, une fois que toutes les stratégies d'optimisation de l'approvisionnement en respirateurs ont été mises en œuvre.

Nous ne savons pas si les respirateurs sont une intervention efficace comme moyen de maîtrise des sources pour le public. Un respirateur non testé pour l'ajustement peut ne pas offrir une meilleure protection qu'un masque chirurgical. Les respirateurs ne fonctionnent comme un EPI que lorsqu'ils sont de la bonne taille et ont été testés pour démontrer qu'ils atteignent un facteur de protection adéquat. À une époque où les fournitures de respirateurs sont limitées, nous devrions les conserver pour les personnels de première ligne afin de prévenir les infections et de conserver leur emploi.

Ces recommandations sont basées sur une revue de la littérature disponible et éclairées par l'expertise professionnelle et la consultation. Nous décrivons nos critères d'examen, résumons la documentation qui répond le mieux à ces critères et décrivons certaines activités que le public peut faire pour aider à « aplanir la courbe » et à protéger les travailleurs de première ligne et le grand public.

Nous savons que le public aspire à protéger les professionnels de la santé en fournissant des masques faits maison, mais il existe de meilleures façons d'aider.

Efficacité et conception des filtres essentiels pour les masques et les respirateurs

La meilleure preuve de la performance du masque et du respirateur commence par tester l'efficacité du filtre, puis évaluer l'ajustement (fuite du masque). L'efficacité du filtre doit être mesurée en premier. Si le filtre est inefficace, l'ajustement sera une mesure de l'efficacité du filtre uniquement et non de ce qui fuit autour de la pièce faciale.

Efficacité du filtre

Les masques et les respirateurs fonctionnent en collectant les particules à travers plusieurs mécanismes physiques, y compris la diffusion (petites particules) et l'interception et l'impaction (grosses particules).¹ Les masques/respirateurs N95 (FFR pour filtering facepiece respirators) sont construits à partir d'un matériau filtrant électret, avec une attraction électrostatique pour une collecte supplémentaire de toutes les tailles de particules.²

Chaque filtre a une plage de tailles de particules qu'il collecte de manière inefficace. Au-dessus et en dessous de cette plage, les particules seront collectées avec une plus grande efficacité. Pour les filtres fibreux non électret, cette taille est d'environ 0,3 micromètre (µm); pour les filtres à électret, elle varie de 0,06 à 0,1 µm. Lors des tests, nous nous soucions le plus du point d'inefficacité. À mesure que le débit augmente, les particules de cette plage seront collectées de manière moins efficace.

Les meilleurs tests de filtration utilisent les conditions les plus défavorables: des débits élevés (80 à 90 litres par minute [L/min]) avec des tailles de particules dans la plage d'efficacité la plus faible. Cela garantit que l'efficacité du filtre sera élevée à des débits typiques et inférieurs pour toutes les tailles de particules. Les tests de certification des filtres pour respirateurs utilisent 84 L/min, bien au-dessus des taux de respiration typiques de 10 à 30 L/min. La désignation N95 signifie que le filtre présente une efficacité d'au moins 95% dans la plage de tailles de particules la moins efficace.

Les études devraient également utilser des particules inertes bien caractérisées (non biologiques, anthropiques ou naturogéniques) et des instruments qui quantifient les concentrations dans des catégories de taille étroites, et elles devraient inclure un masques/respirateurs N95 ou un respirateur similaire comme contrôle positif.

Ajustement

L'ajustement doit être une mesure de la façon dont le masque ou le respirateur empêche les fuites autour du masque, comme indiqué précédemment. Des panels de sujets humains représentatifs révèlent plus d'ajustement que des tests sur quelques individus ou mannequins.

Les essais d'ajustement quantitatifs qui mesurent les concentrations à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce faciale sont plus discriminants que les tests qualitatifs qui reposent sur le goût ou l'odeur.

Masque, performance de filtration du masque/respirateur N95

Suite à une recommandation d'explorer les masques en tissu pour les utiliser dans les établissements de santé lors de la prochaine pandémie de grippe³, la National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) a mené une étude sur la performance des filtres sur les matériaux et articles vestimentaires, y compris les masques en tissu commerciaux commercialisés pour pollution de l'air et allergènes, pulls molletonnés, tee-shirts et écharpes.⁴

L'efficacité du filtre a été mesurée sur une large gamme de petites tailles de particules (0,02 à 1 µm) à 33 et 99 L/min. Les masques/respirateurs N95 avaient une efficacité supérieure à 95% (comme prévu). Pour toute la gamme de particules testées, les t-shirts avaient une efficacité de 10%, des foulards de 10% à 20%, des masques en tissu de 10% à 30%, des sweat-shirts de 20% à 40% et des serviettes de 40%. Tous les masques et matériaux en tissu avaient une efficacité presque nulle à 0,3 µm, une taille de particules qui pénètre facilement dans les poumons.⁴

Une autre étude a évalué 44 masques, respirateurs et autres matériaux avec des méthodes similaires et de petits aérosols (0,08 et 0,22 µm).⁵ L'efficacité du masque/respirateur N95 était supérieure à 95%. Les masques médicaux présentaient une efficacité de 55%, les masques généraux 38% et les mouchoirs 2% (une couche) à 13% (quatre couches).

Ces études démontrent que les masques en tissu ou faits maison auront une efficacité de filtrage très faible (2% à 38%). Les masques médicaux sont fabriqués à partir d'une large gamme de matériaux, et des études ont trouvé une large gamme d'efficacité du filtre (2% à 98%), la plupart présentant une efficacité de 30% à 50%.^6-12

Nous avons examiné d'autres études sur l'efficacité des filtres de masques en tissu de fortune fabriqués avec divers matériaux. Les limites comprenaient des aérosols d'épreuve mal caractérisés¹³ ou trop grands^14-16 ou des débits trop faibles.¹⁷

Ajustement des masques et des respirateurs

Les organismes chargés de la réglementation n'ont pas élaboré de directives pour l'ajustement des tissus ou des masques chirurgicaux. Les masques/respirateurs N95 doivent atteindre un facteur d'ajustement (extérieur divisé par la concentration intérieure) d'au moins 100, ce qui signifie que le masque doit abaisser la concentration extérieure de 99%, conformément à la norme de protection respiratoire OSHA. 

Lorsque l'ajustement est mesuré sur un masque avec des filtres inefficaces, c'est vraiment une mesure de la collection de particules par le filtre et de la façon dont le masque empêche les particules de fuir autour du masque.

Plusieurs études ont mesuré l'ajustement des masques en tissu et autres matériaux faits maison.^13,18,19 Nous n'avons pas utilisé leurs résultats pour évaluer les performances des masques, car aucun n'a mesuré l'efficacité du filtre ou inclus des respirateurs comme témoins positifs.

Une étude des masques chirurgicaux montrant des rendements relativement élevés de 70% à 95% en utilisant les méthodes d’essai NIOSH a mesuré l'efficacité totale des masques (filtre plus masque) de 67% à 90%.⁷ Ces résultats montrent que les masques chirurgicaux, même avec des filtres relativement efficaces, ne s’ajustent pas bien contre le visage.

En somme, les masques en tissu présentent une efficacité de filtre très faible. Ainsi, même des masques bien ajustés contre le visage n'empêcheront pas l'inhalation de petites particules par le porteur ou l'émission de petites particules par le porteur.

Une étude de l'ajustement du masque chirurgical décrite ci-dessus suggère qu'un mauvais ajustement peut être quelque peu compensé par une bonne collecte du filtre, mais n'approche pas du niveau de protection offert par un respirateur. Le problème est cependant que de nombreux masques chirurgicaux ont de très mauvaises performances de filtration. Les masques chirurgicaux ne sont pas évalués à l'aide des tests de filtration les plus défavorables, il n'y a donc aucun moyen de savoir lesquels offrent une meilleure efficacité de filtration.

Études des performances en situation réelle

Avant de les recommander, il est important de comprendre comment les masques et les respirateurs fonctionnent dans les foyers domestiques, les soins de santé et d'autres environnements.

Masques en tissu comme moyen de maîtrise de la source

Un aperçu historique des masques en tissu note leur utilisation dans les établissements de santé américains à partir de la fin des années 1800, d'abord comme moyen de maîtrise des sources sur les patients et les infirmières, puis comme EPI par les infirmières.²⁰

Kellogg,²¹ à la recherche d'une raison pour trouver l'échec des masques en tissu nécessaires au public pour arrêter la pandémie de grippe de 1918, a constaté que le nombre de couches de tissu nécessaires pour atteindre une efficacité acceptable les rendait difficiles à respirer et provoquait des fuites autour du masque. Nous n'avons trouvé aucune étude bien conçue des masques en tissu comme moyen de maîtrise de la source dans les foyers domestiques ou les établissements de santé.

En résumé, étant donné le peu d'informations sur leurs performances en tant que moyen de maîtrise de la source dans des contextes réels, ainsi que l'efficacité extrêmement faible des masques en tissu comme filtres et leur mauvais ajustement, il n'y a aucune preuve pour soutenir leur utilisation par le public ou les personnels de santé. pour contrôler l'émission de particules par le porteur.

Les études dans les foyers domestiques révèlent une efficacité très limitée des masques chirurgicaux pour réduire les maladies respiratoires chez les autres membres du ménage.^22-25

Les essais cliniques en salle d'opération n'ont trouvé aucune différence dans les taux d'infection des plaies avec et sans masque chirurgical.^26-29 Malgré ces résultats, il a été difficile pour les chirurgiens d'abandonner une pratique de longue date.³⁰

Des études en laboratoire ont montré que les masques chirurgicaux contre la toux sont efficaces pour empêcher l'émission de grosses particules^31-34 et minimiser la dispersion latérale des particules de toux, mais avec un déplacement simultané des émissions d'aérosols vers le haut et vers le bas à partir du masque³⁵.

Il existe des preuves que les masques chirurgicaux peuvent être efficaces pour réduire les émissions globales de particules des patients atteints de tuberculose multirésistante³⁶, de fibrose kystique³⁴ et de grippe.³³ Ce dernier a constaté que les masques chirurgicaux diminuaient les émissions de grosses particules (supérieures à 5 µm) de 25 fois et de petites particules par trois des patients infectés par la grippe.³³ Sung³⁷ a trouvé une réduction de 43% des infections virales respiratoires chez les cellules souches de patients à quand tout le monde, y compris les patients, les visiteurs et les personnels de santé, portait des masques chirurgicaux.

En somme, le port de masques chirurgicaux dans les foyers domestiques semble avoir très peu d'impact sur la transmission des maladies respiratoires. Une raison possible peut être que les masques ne sont probablement pas portés de façon continue dans les foyers domestiques. Ces données suggèrent que les masques chirurgicaux portés par le public n'auront pas ou très peu d'impact sur la transmission de la maladie lors d'une pandémie.

Il n'y a aucune preuve que les masques chirurgicaux portés par les professionnels de la santé soient efficaces pour limiter l'émission de petites particules ou pour prévenir la contamination des plaies pendant la chirurgie.

Il existe des preuves modérées que les masques chirurgicaux portés par les patients dans les établissements de santé peuvent réduire l'émission de grosses particules générées pendant la toux et des preuves limitées que les émissions de petites particules peuvent également être réduites.

Le masque/respirateur N95 comme moyen de maîtrise de la source

L'usage des respirateurs par le public a été examiné par le NIOSH: (1) les utilisateurs non formés ne porteront pas correctement les respirateurs, (2) les respirateurs non ajustés ne sont pas susceptibles de s'adapter, et (3) les masques en tissu improvisé n'offrent pas le niveau de protection des un respirateur adapté.

Il existe peu d'études sur l'efficacité des respirateurs chez les patients. Un masque/respirateur N95 sur des sujets humains qui toussaient a montré une plus grande efficacité pour limiter la dispersion latérale des particules que les masques chirurgicaux (15 cm et 30 cm de dispersion, respectivement) par rapport à l'absence de masque (68 cm).³⁵ Les patients atteints de fibrose kystique ont signalé que les masques chirurgicaux étaient tolérables pendant de courtes périodes, mais les masques filtrants N95 ne l'étaient pas.³⁴

En résumé, les masques filtrants N95 sur des patients ne seront pas efficaces et peuvent ne pas être appropriés, en particulier s'ils ont une maladie respiratoire ou d'autres problèmes de santé sous-jacents. Compte tenu des pénuries extrêmes actuelles de respirateurs nécessaires dans les soins de santé, nous ne recommandons pas l'utilisation de masques filtrants N95 dans les milieux publics ou domestiques.

Masques en tissu comme EPI

Un essai randomisé comparant l'effet des masques médicaux et des masques en tissu sur des personnels de santé malades a révélé que ceux qui portaient des masques en tissu étaient 13 fois plus susceptibles de souffrir d'un syndrome grippal que ceux qui portaient des masques médicaux³⁸.

En résumé, les performances de filtration et d'ajustement très médiocres des masques en tissu décrites précédemment et leur efficacité très faible pour les masques en tissu dans les établissements de santé nous amènent à conclure que les masques en tissu n'offrent aucune protection aux personnels santé qui inhalent des particules infectieuses près d'un patient infecté ou confirmé.

En résumé, les performances de filtrage et d'ajustement très médiocres des masques en tissu décrites précédemment et leur efficacité très faible pour les masques en tissu dans les établissements de santé nous amènent à conclure que les masques en tissu n'offrent aucune protection aux professionnels de la santé qui inhalent des particules infectieuses près d'un patient infecté ou confirmé.

Masques chirurgicaux comme EPI

Plusieurs essais randomisés n'ont trouvé aucune différence statistique dans l'efficacité des masques chirurgicaux par rapport aux masques filtrant N95 pour réduire les résultats des maladies respiratoires infectieuses pour les professionnels de la santé.^39-43

La plupart des revues n'ont trouvé aucun avantage d'une intervention par rapport à l'autre.^23,44-48 Des méta-analyses récentes ont révélé que les masques filtrants N95 offraient une meilleure protection contre les maladies respiratoires cliniques^49,50 et les infections bactériennes confirmées en laboratoire⁴⁹, mais pas les infections virales ou maladie pseudo-grippale.⁴⁹

Une analyse groupée récente de deux essais antérieurs comparant les masques médicaux et les masques/respirateurs N95 avec des témoins (sans protection) a révélé que les personnels de santé portant continuellement des masques filtrants N95 étaient 54% moins susceptibles de souffrir d'infections virales respiratoires que les contrôles (P = 0,03), tandis que ceux le port de masques médicaux n'était que 12% moins probable que les témoins (P = 0,48 ; le résultat n'est pas significativement différent de zéro).⁵¹

Bien que les données soutenant l'utilisation de masques chirurgicaux comme EPI dans des contextes réels soient limitées, les deux méta-analyses et la plus récente étude contrôlée randomisée⁵¹ combinées à des preuves d'une efficacité modérée du filtre et d'un manque complet d'ajustement du masque nous conduisent à conclure que les les masques chirurgicaux offrent de très faibles niveaux de protection pour le porteur contre l'inhalation d'aérosols. Il peut y avoir une certaine protection contre les gouttelettes et les liquides propulsés directement sur le masque, mais un écran facial serait un meilleur choix si cela pose problème.

Masque/respirateur N95 comme EPI

Une étude de cohorte rétrospective a révélé que le risque des personnels de santé au SRAS (syndrome respiratoire aigu sévère, également causé par un coronavirus) était plus faible avec une utilisation cohérente des masques/respirateurs N95 qu'avec une utilisation cohérente d'un masque chirurgical.⁵²

En somme, cette étude, les méta-analyses, l'essai contrôlé randomisé décrit ci-dessus, ^49,51 et les données de laboratoire montrant une efficacité élevée de la filtration et des facteurs d'ajustement élevés réalisables nous amènent à conclure que les masques/respirateurs N95 offrent une protection supérieure contre les aérosols infectieux inhalables susceptibles d'être rencontrés lors de la prise en charge de patients COVID-19 suspectés ou confirmés.

Le principe de précaution permet des niveaux plus élevés de protection respiratoire, tels que les respirateurs à épuration d'air, pour les procédures générant des aérosols telles que l'intubation, la bronchoscopie et l'acquisition d'échantillons respiratoires.

Conclusions

Bien qu'il ne s'agisse pas d'un examen exhaustif des masques et des respirateurs en tant que moyens de maîtrise des sources et des EPI, nous avons fait de notre mieux pour localiser et examiner les études les plus pertinentes sur les performances en laboratoire et dans le monde réel pour éclairer nos recommandations. Les résultats d'études en laboratoire sur les performances des filtres et leur ajustement informent et soutiennent les résultats dans des contextes réels.

Les masques en tissu sont inefficaces comme moyen de maîtrise des sources et d’EPI, les masques chirurgicaux ont un rôle à jouer dans la prévention des émissions des patients infectés et les respirateurs sont le meilleur choix pour protéger les soins de santé et les autres travailleurs de première ligne, mais ne sont pas recommandés pour le contrôle des sources. Ces recommandations s'appliquent aux situations pandémiques et non pandémiques.

Laissant de côté le fait qu'ils sont inefficaces, dire au public de porter des chiffons ou des masques chirurgicaux pourrait être interprété par certains comme signifiant que les personnes peuvent arrêter le confinement à la maison en toute sécurité. Il est trop tard maintenant pour quoi que ce soit, mais arrêter autant que possible l'interaction de personne à personne.

Les masques peuvent brouiller ce message et donner aux gens un faux sentiment de sécurité. Si les masques avaient été la solution en Asie, n'auraient-ils pas dû arrêter la pandémie avant qu'elle ne se propage ailleurs?

Comment protéger au mieux les personnels de santé

Nous recommandons aux organisations des soins de santé de suivre les lignes directrices du Centers for Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis en passant d'abord par des scénarios conventionnels, puis d'urgence et enfin de crise pour optimiser l'approvisionnement en respirateurs. Nous vous recommandons d'utiliser le calculateur de taux de combustion du CDC pour aider à identifier les domaines permettant de réduire la consommation de N95 et de travailler sur la checklist du CDC pour une approche stratégique afin d'étendre l'approvisionnement en masques/respirateurs N95.

Pour les lecteurs déçus de nos recommandations de cesser de fabriquer des masques en tissu pour eux-mêmes ou les professionnels de la santé, nous vous recommandons plutôt de vous lancer pour localiser les masques/respirateurs N95 et d'autres types de respirateurs pour les établissements de santé. Encouragez votre gouvernement local ou étatique à organiser et à contacter les industries pour localiser les respirateurs qui ne sont pas actuellement utilisés dans le secteur non médical et coordonner les efforts de dons aux personnels de santé de première ligne.

Référence

1. Lee KW, Liu BYH. On the minimum efficiency and the most penetrating particle size for fibrous filters. J Air Pollut Control Assoc 1980 Mar 13;30(4):377-81
2. Martin SB Jr, Moyer ES. Electrostatic respirator filter media: filter efficiency and most penetrating particle size effects. Appl Occup Environ Hyg 2000 Nov 30;15(8):609-17
3. Reusability of facemasks during an influenza pandemic. News conference, Apr 27, 2006
4. Rengasamy S, Eimer B, Shaffer RE. Simple respiratory protection—evaluation of the filtration performance of cloth masks and common fabric materials against 20-1000 nm size particles. Ann Occup Hyg 2010 Jun 28;54(7):789-98
5. Jung H, Kim J, Lee S, et al. Comparison of filtration efficiency and pressure drop in anti-yellow sand masks, quarantine masks, medical masks, general masks, and handkerchiefs. Aerosol Air Qual Res 2014;14(14):991-1002.
6. Grinshpun SA, Haruta H, Eninger RM, et al. Performance of an N95 filtering facepiece particulate respirator and a surgical mask during human breathing: two pathways for particle penetration. J Occup Environ Hyg 2009 Jul 22;6(10):593-603
7. Oberg T, Brosseau LM. Surgical mask filter and fit performance. Am J Infect Control 2008 May;36(4):276-82
8. Willeke K, Qian Y, Donnelly J, et al. Penetration of airborne microorganisms through a surgical mask and a dust/mist respirator. Am Ind Hyg Assoc J 1996;57(4):348-55
9. Brosseau LM, McCullough NV, Vesley D. Mycobacterial aerosol collection efficiency of respirator and surgical mask filters under varying conditions of flow and humidity . Appl Occup Environ Hyg 1997;12(6):435-45
10. Chen CC, Willeke K. Aerosol penetration through surgical masks. Am J Infect Control 1992 Aug;20(4):177-84
11. McCullough NV, Brosseau LM, Vesley D. Collection of three bacterial aerosols by respirator and surgical mask filters under varying conditions of flow and relative humidity. Ann Occup Hyg 1997 Dec;41(6):677-90
12. Rengasamy S, Eimer B, Szalajda J. A quantitative assessment of the total inward leakage of NaCl aerosol representing submicron-size bioaerosol through N95 filtering facepiece respirators and surgical masks. J Occup Environ Hyg 2014 11(6):388-96
13. Davies A, Thompson KA, Giri K, et al. Testing the efficacy of homemade masks: would they protect in an influenza pandemic? Disaster Med Public Health Prep 2013 Aug;7(4):413-8
14. Cherrie JW, Apsley A, Cowie H, et al. Effectiveness of face masks used to protect Beijing residents against particulate air pollution. Occup Environ Med 2018 Jun;75(6):446-52
15. Mueller W, Horwell CJ, Apsley A, et al. The effectiveness of respiratory protection worn by communities to protect from volcanic ash inhalation. Part I: filtration efficiency tests. Int J Hyg Environ Health 2018 July;221(6):967-76
16. Bowen LE. Does that face mask really protect you? Appl Biosaf 2010 Jun 1;15(2):67-71
17. Shakya KM, Noyes A, Kallin R, et al. Evaluating the efficacy of cloth facemasks in reducing particulate matter exposure. J Expo Sci Environ Epidemiol 2017 May;27(3):352-7
18. van der Sande M., Teunis P, Sabel R. Professional and home-made face masks reduce exposure to respiratory infections among the general population. PLOS One 2008 Jul 9;3(7):0002618
19. Derrick JL, Gomersall CD. Protecting healthcare staff from severe acute respiratory syndrome: filtration capacity of multiple surgical masks. J Hosp Infect 2005 Apr;59(4):365-8
20. Chughtai AA, Seale H, MacIntyre CR. Use of cloth masks in the practice of infection control—evidence and policy gaps. Int J Infect Control 2013 Jun;9(3)
21. Kellogg WH, MacMillan G. An experimental study of the efficacy of gauze face masks.Am J Public Health 1920;10(1):34-42
22. Saunders-Hastings P, Crispo JA, Sikora L, et al. Effectiveness of personal protective measures in reducing pandemic influenza transmission: A systematic review and meta-analysis. Epidemics 2017 Sep;20:1-20
23. Cowling B J, Zhou Y, Ip DKM, et al. Face masks to prevent transmission of influenza virus: a systematic review. Epidemiol Infect 2010 Jan 22;138(4):449-56
24. bin‐Reza F, Chavarrias VL, Nicoll A, et al. The use of masks and respirators to prevent transmission of influenza: a systematic review of the scientific evidence. Influenza Other Respir Viruses 2011 Dec 11;6(4):257-67
25. MacIntyre CR, Zhang Y, Chughtai AA, et al. Cluster randomised controlled trial to examine medical mask use as source control for people with respiratory illness. BMJ Open 2016 Dec 30;6(12):e012330
26. Meleny FL. Infection in clean operative wounds: a nine year study. Surg Gynecol Obstet 1935;60:264-75
27. Orr NWM. Is a mask necessary in the operating theater? Ann R Coll Surg Engl 1981;63:390-2
28. Mitchell NJ, Hunt S. Surgical face masks in modern operating rooms—a costly and unnecessary ritual? J Hosp Infect 1991;18(3):239-42
29. Tunevall TG. Postoperative wound infections and surgical face masks: a controlled study World J Surg 1991 May-Jun;15(3):383-7
30. Belkin NL. Masks, barriers, laundering, and gloving: Where is the evidence? AORN J 2006 Oct 25;84(4):655-63
31. Johnson DF, Druce JD, Birch C, et al. A quantitative assessment of the efficacy of surgical and N95 masks to filter influenza virus in patients with acute influenza infection. Clin Infect Dis 2009 Jul 15;49(2):275-7
32. Driessche KV, Hens N, Tilley P, et al. Surgical masks reduce airborne spread of Pseudomonas aeruginosa in colonized patients with cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2015 Oct 1;192(7):897-9
33. Milton DK, Fabian MP, Cowling BJ, et al. Influenza virus aerosols in human exhaled breath: particle size, culturability, and effect of surgical masks. PLoS Pathog 2013 Mar;9(3):e1003205
34. Stockwell RE, Wood ME, He C, et al. Face masks reduce the release of Pseudomonas aeruginosa cough aerosols when worn for clinically relevant periods. Am J Respir Crit Care Med 2018 Nov 15;198(10):1339-42
35. Hui DS, Chow BK, Chu L, et al. Exhaled air dispersion during coughing with and without wearing a surgical or N95 mask. PloS One 2012;7(12)e50845
36. Dharmadhikari AS, Mphahlele M, Stoltz A, et al. Surgical face masks worn by patients with multidrug-resistant tuberculosis: impact on infectivity of air on a hospital ward. Am J Respir Crit Care Med 2012 May 15;185(10):1104-9
37. Sung AD, Sung JA, Thomas S, et al. Universal mask usage for reduction of respiratory viral infections after stem cell transplant: a prospective trial. Clin Infect Dis 2016 Oct 15;63(8):999-1006
38. MacIntyre CR, Seale H, Dung TC, et al. A cluster randomised trial of cloth masks compared with medical masks in healthcare workers. BMJ Open 2015 Apr 22;5(4):e006577
39. Loeb M, Dafoe N, Mahony J, et al. Surgical mask vs N95 respirator for preventing influenza among healthcare workers: a randomized trial. JAMA 2009 Nov 4;302(17):1865-71
40. MacIntyre CR, Wang Q, Cauchemez S, et al. A cluster randomized clinical trial comparing fit‐tested and non‐fit‐tested N95 respirators to medical masks to prevent respiratory virus infection in health care workers. Influenza Other Respir Viruses 2011;5(3):170-9
41. MacIntyre CR, Wang Q, Rahman B, et al. Efficacy of face masks and respirators in preventing upper respiratory tract bacterial colonization and co-infection in hospital healthcare workers—authors' reply. Prev Med 2014 Aug;65:154
42. MacIntyre CR, Wang Q, Seale H, et al. A randomized clinical trial of three options for N95 respirators and medical masks in health workers. Am J Resp Crit Care Med 2013;187(9):960-6
43. Radonovich LJ, Simberkoff MS, Bessesen MT, et al. N95 respirators vs medical masks for preventing influenza among health care personnel: a randomized clinical trial.  JAMA 2019 Sep 3;322(9):824-33
44. Gralton J, and McLaws ML. Protecting healthcare workers from pandemic influenza: N95 or surgical masks?.Crit Care Med 2010 Feb;38(2):657-67
45. bin Reza 2012 (we have Bin-Reza 2011)
46. Bunyan D, Ritchie L, Jenkins D, et al. Respiratory and facial protection: a critical review of recent literature.  J Hosp Infect 2013 Nov;85(3):165-9
47. Smith JD, MacDougall CC, Johnstone J, et al. Effectiveness of N95 respirators versus surgical masks in protecting health care workers from acute respiratory infection: a systematic review and meta-analysis.  CMAJ 2016 May 17;188(8):567-74
48. Jefferson T, Jones M, Ansari LAA, et al. Physical interventions to interrupt or reduce the spread of respiratory viruses. Part 1 - Face masks, eye protection and person distancing: systematic review and meta-analysis.  medRxiv 2020 Mar 30
49. Offeddu V, Yung CF, Low MSF, et al. Effectiveness of masks and respirators against respiratory infections in healthcare workers: a systematic review and meta-analysis.  Clin Infect Dis 2017 Aug 7;65(11):1934-42
50. Long Y, Hu T, Liu L, et al. Effectiveness of N95 respirators versus surgical masks against influenza: A systematic review and meta‐analysis. J Evid Based Med 2020 (published online Mar 13)
51. MacIntyre CR, Chughtai AA, Rahman B, et al. The efficacy of medical masks and respirators against respiratory infection in healthcare workers . Influenza Other Respir Viruses 2017;11(6):511-7
52. Loeb M, McGeer A, Henry B, et al. SARS among critical care nurses, Toronto. Emerg Infect Dis 2004 Feb;10(2):251-5

Sur ce sujet on lira, Should you wear a mask outside?

Ainsi que cet article à propos du Coronavirus: Mettre fin à la mauvaise orientation du non port du masque au Canada. 

C'est absurde car vont cela à l'encontre des preuves et de la logique. Le Canada pourrait suivre l'exemple des pays d'Asie de l'Est qui ont accordé la priorité à l'utilisation de masques et ont réussi à conserver un semblant de vie normale.

Mise à jour du 11 avril 2020. Bien entendu tous les scientifiques ne sont pas tous d’accord pour le port ou non d’un masque (en tissu ou non).

Pour des chercheurs de l’université de Cambridge, Tout le monde devrait porter des masques lors de la crise COVID-19.

Les gouvernements et les agences de santé devraient reconsidérer les lignes directrices actuelles concernant l'utilisation généralisée des masques lors de la pandémie de COVID-19 et recommander que les masques soient portés par tout le monde.

On lira à ce sujet cette étude, Covid-19: should the public wear face masks? BMJ; 9 Apr 2020; DOI: 10.1136/bmj.m1442

Complément du 18 avril 2019. Dans une interview au Figaro du 18 avril, la directrice générale de Santé publique de France persiste dans son aveuglement sur le port du masque en ville, elle reste alignée sur la doxa du gouvernement et du président de la République ...

A la question sur le port du masque pour le grand public, quelles sont vos recommandations ?

Nos recommandations concernent les personnels de santé, et les personnes avec des symptômes. Nous estimons que nous ne disposons pas assez d'informations assez robustes pour se prononcer pour le reste de la population, et nous étudions le sujet avec le Haut Conseil de la santé publique.

La décision est renvoyée à comité Théodule alors qu'il faut encourager le port d'un masque en ville et compris celui fait maison !!!