Vague de chaleur de l’été 2003 : relations entre température, pollution atmosphérique et mortalité dans neuf villes françaises

Institut de veille sanitaire


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Contexte et objectifs

Selon Météo-France, l’été 2003 a été le plus chaud depuis 53 ans pour les températures maximales et, fait important, pour les températures minimales. Par ailleurs, les conditions météorologiques ont contribué à la création d’un épisode de pollution photochimique exceptionnel par sa durée et sa couverture géographique. Du 1er au 14 août, la quasi-totalité du pays a connu des épisodes significatifs de pollution par l’ozone. Or, l’ozone, après les particules, est le polluant pour lequel la constance et la cohérence des résultats des études épidémiologiques plaident en faveur d’une relation causale entre l’exposition et des effets délétères sur la santé. Cette vague de chaleur s'est accompagnée d'une vague de surmortalité à court terme d'une importance exceptionnelle. Des recommandations ont été formulées dans les rapports publiés au décours de l’été 2003, afin d’identifier tous les facteurs majorant les risques liés à la température et de quantifier les rôles respectifs de la pollution atmosphérique et de la chaleur dans la surmortalité observée. En effet, la connaissance de ces impacts respectifs permettrait d’orienter plus finement les mesures préventives et recommandations vis à vis de ces deux facteurs de risque.
A la suite de la vague de chaleur, il a été envisagé initialement de réaliser une évaluation de l’impact sanitaire de la pollution atmosphérique pour l’été 2003 indépendamment des effets de la température. Néanmoins, compte tenu des valeurs de température et de pollution (ozone) exceptionnellement élevées et ceci de façon prolongée durant l’été 2003, l’évaluation de l’impact sanitaire à partir de relations exposition-risque existantes est apparue scientifiquement non valide et pouvant conduire à des résultats erronés.
Dans le cadre du programme de surveillance air et santé – 9 villes (PSAS-9), l’objectif de cette étude était tout d’abord de réanalyser, en prenant en compte la période particulière de l’été 2003, la relation entre l’exposition à l’ozone et le risque de mortalité. Cette estimation avait pour but de réaliser une évaluation d’impact sanitaire scientifiquement plus valide, pour la période de vague de chaleur, que celle qui aurait été conduite à partir de résultats antérieurs. Par ailleurs, cette analyse cherchait à estimer, pour la période de vague de chaleur, l’excès de risque de mortalité lié conjointement à la température et à l’ozone, et la part relative de chacun de ces facteurs dans cet effet conjoint.
Le dernier objectif était de quantifier un éventuel déplacement de mortalité à court terme, c’est à dire une période de sousmortalité survenant au décours immédiat de la vague de chaleur. Pour atteindre cet objectif, les effets spécifiques de la vague de chaleur ont été modélisés indépendamment des effets habituels à court terme de la température et de l’ozone en période estivale.


Méthodes

Le protocole mis en œuvre s’est appuyé sur les principes généraux des études de séries temporelles déjà appliqués lors des phases I et II du PSAS-9. Ce type d'étude repose sur l’analyse de séries chronologiques de données agrégées à l’échelle de chaque agglomération. Son principe consiste à relier les variations à court terme d’un indicateur de l’état de santé d’une population (ici la mortalité) à celles d’un indicateur d’exposition de cette population à la pollution atmosphérique (ici l’ozone).
Les données utilisées ont été recueillies sur une période rétrospective de 8 années, de 1996 à 2003. Les neuf villes étudiées étaient Bordeaux, Le Havre, Lille, Lyon, Marseille, Paris, Rouen, Strasbourg et Toulouse. Pour chaque ville, la zone d’étude correspondait à une zone géographique dans laquelle l’exposition de la population pouvait être considérée comme homogène vis à vis des indicateurs de pollution, ici l’ozone.
Les comptes journaliers de décès toutes causes ont été recueillis auprès de l’Institut national de la statistique et des études économiques, tous âges confondus d’une part et pour les 65 ans et plus d’autre part. Les concentrations ambiantes d’ozone ont été recueillies auprès des Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air. Dans chaque ville, les indicateurs agrégés d’exposition à ce polluant ont ensuite été construits selon les mêmes principes méthodologiques que lors des travaux antérieurs. Les indicateurs météorologiques utilisés ont été, pour chaque jour, les températures horaires minimale et maximale du jour, relevées entre 0 et 23h.
Les séries journalières de mortalité ont été régressées selon un modèle de Poisson permettant de prendre en compte d’éventuels effets non-linéaires des variables explicatives, grâce à l’utilisation de fonctions splines pénalisées.
La première partie de cette étude visait à étudier les liens entre température, ozone et mortalité. Le compte journalier de décès a été régressé sur plusieurs variables température et sur la moyenne des niveaux d’ozone du jour même et de la veille, en contrôlant les paramètres temporels et les cofacteurs pouvant biaiser les estimations. Afin de capturer au mieux l’effet de la température, nous avons utilisé les températures minimales et maximales sur plusieurs décalages simultanément (température du jour, mais aussi des jours précédents). Une interaction éventuelle entre les variables ozone et température a été recherchée. Les excès de risque obtenus ont permis d’évaluer, en nombre de décès attribuables, l’impact sanitaire à court terme de l’exposition à l’ozone pendant la période du 3 au 17 août 2003 par rapport à l’exposition moyenne à ce même indicateur pendant la période du 3 au 17 août des années 2000, 2001 et 2002.
Pour la même période de 2003, l’excès de risque de mortalité lié à l’ensemble des facteurs ozone et température a également été estimé à partir de ce modèle. Dans l’effet conjoint des deux facteurs sur la mortalité, la part due à l’ozone a ensuite été calculée.
Dans la seconde partie de l’étude, l’objectif était de quantifier l’effet de la période de vague de chaleur sur la mortalité, y compris un éventuel déplacement de la mortalité (effet harvesting), sans préjuger d’un facteur causal particulier. Pour estimer cet effet, nous avons introduit dans le modèle une fonction spline pénalisée des jours de cet épisode, pour une période allant du 22 juillet au 2 septembre 2003. Les variables températures et ozone n’étaient incluses ici que pour capturer la variabilité habituelle de la mortalité avec celles-ci dans les conditions climatiques habituelles, hors période de vague de chaleur.


Résultats

Il n’a pas été observé d’interaction entre l’effet des températures et celui de l’ozone. Pour une augmentation de 10 µg/m3 du niveau d’ozone, l’excès de risque combiné de mortalité à court terme est de 1,01% pour la population tous âges et sur l’ensemble des neuf villes. Les excès de risque locaux sont hétérogènes entre les villes, compris entre -0,02% et 3,12%.
Cette hétérogénéité a conduit à réaliser l’évaluation d’impact sanitaire à partir des excès de risque calculés par méthode bayésienne empirique. Selon la ville, ces derniers sont compris entre 0,19% et 2,38%. Sur l’ensemble des neuf villes et pour la population tous âge, 379 décès anticipés sont attribuables aux niveaux d’ozone observés entre le 3 et le 17 août 2003 par rapport aux niveaux moyens de cet indicateur pour la même période des trois années précédentes. Selon la ville, les taux de décès anticipés attribuables à l’exposition à l’ozone sont compris entre 0,9 et 5,5 pour 100 000 habitants.
Sur la même période, les excès de risque de mortalité à court terme liés conjointement à l’ozone et à la température sont compris selon la ville entre 10,58% (au Havre) et 174,68% (à Paris) pour la population tous âges. Ces valeurs représentent l’augmentation du risque par rapport aux températures et niveaux d’ozone observés pendant la même période lors des trois années précédentes. La part de l’ozone, dans l’effet conjoint des deux facteurs, est minoritaire à Paris, Lyon, Bordeaux et Rouen, prépondérant à Strasbourg et Toulouse, comparable à la part de la température dans les autres villes.
Au plus fort de la vague de chaleur, les risques relatifs de mortalité à court terme spécifiquement liés à cette période (sans préjuger d’un facteur causal particulier) et par rapport à la même période des années précédentes, étaient significativement supérieurs à 1 dans toutes les villes sauf au Havre. En effet, la vague de chaleur n’a pas été observée dans cette ville. Dans les huit autres villes, ces risques relatifs étaient compris entre 1,28 (Marseille) et 5,0 (Paris). Aucun phénomène de déplacement de mortalité n’a été observé à Strasbourg, Lyon et Toulouse. Dans les autres villes, l’effet harvesting était mineur par rapport à l’excès de mortalité estimé pendant la vague de chaleur.


Conclusion

Une analyse spécifique des relations entre pollution, température et mortalité a été réalisée pour la période 1996-2003, incluant la période de vague de chaleur. L'excès de risque de mortalité à court terme lié à l’ozone est légèrement augmenté en moyenne sur les neuf villes par rapport aux estimations antérieures, obtenues en l’absence de vague de chaleur (augmentation statistiquement non significative). Les excès de risque locaux sont par ailleurs plus hétérogènes entre les différentes villes. Les résultats quantitatifs de l’évaluation d’impact sanitaire doivent être considérés avec prudence. Néanmoins, ils font apparaître un impact non négligeable des niveaux de pollution photochimique observés pendant l’été 2003 sur la mortalité, par rapport aux niveaux de cette pollution observés les années précédentes.
Il semble que les excès de mortalité observés les plus élevés soient liés dans leur quasi totalité à l’effet propre de la chaleur : c’est ce que l’on observe à Paris et Lyon. Dans ces villes, les fortes températures semblent avoir un effet persistant à court terme (3 jours). Dans les villes où l’excès de mortalité observé est plus modéré, les parts relatives des effets de la température et de l’ozone se répartissent de façon plus hétérogène, selon le niveau atteint localement par chacun des deux facteurs mais également selon leur excès de risque local.
Enfin, la modélisation de l’effet « vague de chaleur » sur la mortalité, indépendamment de tout facteur particulier, a également permis de rechercher l’existence d’un éventuel déplacement de mortalité ou effet harvesting. Le déficit de décès observé dans les 3 semaines qui ont suivi la période caniculaire est très largement inférieur à la surmortalité observée pendant la vague de chaleur. Les décès survenus pendant cet épisode ne semblent donc pas avoir été anticipés de seulement quelques jours mais d’un délai plus long, supérieur à trois semaines. Néanmoins, ce résultat ne permet pas de conclure sur l’évolution de la mortalité dans les mois qui ont suivi.
Ce travail devra être approfondi en France et, dans la perspective d’une multiplication des épisodes de canicule, la modélisation dans d’autres pays des relations entre fortes températures, forte pollution photochimique et mortalité sera également utile pour guider plus précisément les actions de prévention.

 

 

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Institut de veille sanitaire
Mise en ligne le 7 septembre 2004
Mise Ó jour le 17 janvier 2005

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