Les chercheurs identifient des caractéristiques qui pourraient faire de quelqu’un un super-propagateur de virus –

Dans une étude parue 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 constaté que les caractéristiques des personnes, comme un nez bouché ou un ensemble complet de dents, pouvaient 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, telles que 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 pour contrôler leur propagation, explique Michael Kinzel, professeur assistant au Département de génie mécanique de l’UCF et co-auteur de l’étude.

«Il s’agit de la première étude qui vise à comprendre le« pourquoi »sous-jacent de la distance parcourue par les éternuements», explique Kinzel. “Nous montrons que le corps humain a des influenceurs, comme un système de conduits complexe associé au flux nasal qui perturbe en fait le jet de votre bouche et l’empêche de disperser des gouttelettes sur de longues distances.”

Par exemple, lorsque les gens ont le nez clair, par exemple en le soufflant dans un tissu, la vitesse et la distance parcourue par les gouttelettes d’éternuement diminuent, selon l’étude.

En effet, un nez clair fournit un chemin en plus de la bouche pour que l’éternuement sorte. Mais lorsque le nez des gens est congestionné, la zone dans laquelle l’éternuement peut sortir est restreinte, ce qui fait augmenter la vitesse des gouttelettes d’éternuement expulsées de la bouche.

De même, les dents restreignent également la zone de sortie de l’éternuement et font augmenter la vitesse des gouttelettes.

«Les dents créent un effet de rétrécissement dans le jet qui le rend plus fort et plus turbulent», explique Kinzel. “Ils semblent en fait entraîner la transmission. Donc, si vous voyez quelqu’un sans dents, vous pouvez vous attendre à un jet plus faible de l’éternuement de sa part.”

Pour réaliser l’étude, les chercheurs ont utilisé la 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 constaté que la distance de pulvérisation des gouttelettes expulsées lorsqu’une personne a le nez congestionné et un ensemble complet de dents est d’environ 60% plus grande que lorsqu’elle ne le fait pas.

Les résultats indiquent que lorsque quelqu’un garde son nez clair, par exemple en le soufflant dans un mouchoir en papier, il peut réduire la distance parcourue par ses germes.

Les chercheurs ont également simulé trois types de salive: mince, moyenne et épaisse.

Ils ont constaté qu’une salive plus fine entraînait des éternuements composés de gouttelettes plus petites, qui créaient un spray et restaient dans l’air plus longtemps que la salive moyenne et épaisse.

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

Le travail est lié au projet des chercheurs visant à créer une pastille contre la toux COVID-19 qui donnerait aux gens une salive plus épaisse afin de réduire la distance parcourue par les gouttelettes d’un éternuement ou d’une toux, et ainsi réduire 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, explique 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», explique Ahmed. “De telles caractéristiques peuvent être des facteurs sous-jacents à la propagation des événements dans la pandémie COVID-19.”

Les chercheurs disent qu’ils espèrent faire évoluer les travaux vers des études cliniques afin de comparer leurs résultats de simulation avec ceux de personnes réelles provenant de milieux 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 que pour faire avancer les conclusions de l’étude, l’équipe de recherche souhaite étudier les interactions entre le flux de gaz, le film muqueux et les structures tissulaires dans les voies respiratoires supérieures lors d’événements respiratoires.

«Les modèles numériques et les techniques expérimentales devraient travailler côte à côte pour fournir des prévisions précises de la rupture primaire à l’intérieur des voies respiratoires supérieures pendant ces événements», dit-il.

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

Le travail a été financé par la National Science Foundation.