Objectifs

Ces dernières décennies, la fréquence des problèmes allergiques n’a cessé d’augmenter. On estime que 12 à 45% d’entre eux seraient causés par le pollen, particulièrement abondant dans l’atmosphère au moment de la floraison des plantes. Les concentrations atmosphériques en pollen sont intimement liées aux conditions climatiques :
• l’émission de pollen a lieu au moment de la floraison des plantes, dont la date dépend des températures d’hiver et de printemps ;
• la quantité de pollen émise est proportionnelle à la quantité de fleurs, elle-même dépendante des conditions climatiques de l’année précédente et en cours, et d’autres facteurs influant sur la production végétale comme la concentration en CO2 atmosphérique.
• la concentration atmosphérique en pollen dépend de facteurs météorologiques qui vont conditionner le transport et le dépôt des grains de pollen (vent, précipitations).

Ainsi, il est fort probable que les principales conséquences attendues du changement climatique -augmentation des températures (et décalage des saisons), modification des régimes de précipitation, augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique- modifient sensiblement le phénomène de pollinisation et les problèmes d’allergie, en particulier les périodes de crise liées aux pics d’émission.

Le projet PAC vise à développer une plate-forme de modélisation de la concentration atmosphérique d’un ensemble de pollens allergisants (simulant à la fois émissions, transport et dépôt), en fonction des conditions climatiques. Une première étape qui permettra ensuite d’étudier le lien entre les concentrations en pollen simulées et l’impact médical, sur la base de statistiques d’admission en hôpital ou de consultations pour problèmes respiratoires.

Méthodologie

Volet 1 : mise au point du modèle d'émission de pollen

Une carte d’occupation de ces espèces sera constituée à l’aide de différents outils :
• Les cartes européennes des espèces d’arbres publiées par l’European Forest Institute (EFI)
• La base de données Flora Europaea qui informe sur la répartition des espaces herbacées
• Des informations régionales sur certaines espèces fortement allergènes (comme l’ambroisie)
• Une cartographie de la flore française en cours de réalisation par Tela Botanica

Un modèle phénologique, destiné à estimer les périodes d’émission pollinique, sera ensuite développé à partir d’un modèle existant mis au point par Isabelle Chuine (A unified model for budburst of trees, Journal of Theoretical Biology, 2000), et adapté pour prédire le flux relatif de pollen vers l’atmosphère (Improving prophylaxis for pollen allergies: Predicting the time course of the pollen load of the atmosphere of major allergenic plants in Europe, Grana, 2004). Il sera travaillé afin d’y intégrer un nouveau paramètre : la quantité de fleurs produites chaque année, dépendante des conditions climatiques présentes et de l’année passée, et de la concentration en CO2 atmosphérique.

Volet 2 : transport atmosphérique

Il s’agit de prendre deux modèles de chimie/transport existants, et de les paramétrer pour qu’il prenne en compte le pollen comme nouvel aérosol :
• le modèle CHIMERE pour travailler à l’échelle de la région, et ainsi établir les corrélations avec les données médicales ;
• le modèle INCA, couplé au modèle de circulation générale LMDz, pour étudier l’impact du changement climatique sur le transport du pollen à grande échelle.

Pour quantifier la capacité des modèles ainsi paramétrés à simuler les concentrations observées et définir l’incertitude associée, les résultats des simulations seront comparés à différentes mesures effectuées in situ :
• Mesures obtenues via les capteurs au sol du RNSA
• Mesures aéroportées dans la couche limite atmosphérique, effectuées notamment par l’INRA
• Mesures par LIDAR (instrument optique permettant une mesure de la pollution par les particules) effectuées au sol et par le satellite CALIPSO.

Volet 3 : impact du pollen sur la santé

Les pollens provoquent des affections d'apparence bénigne, parfois sévères, toujours gênantes voire invalidantes :
• des rhinites avec irritation et picotements du nez, crises d'éternuements, écoulement souvent abondant et obstruction nasale ;
• des conjonctivites avec larmoiement, démangeaisons, rougeurs et sensation de grains de sable ;
• toux, oppression thoracique ou respiration sifflante, asthme, avec diminution du souffle ;
• fatigue, maux de tête, manque de concentration ou d'attention lié à un sommeil perturbé par la rhinite ;
• manifestations cutanées avec aggravation de certains eczémas, plus rarement oedèmes et urticaires.
Ces symptômes amènent certaines personnes à consulter en ville ou urgence, et peuvent nécessiter une hospitalisation dans les situations les plus sévères.

Une cartographie spatio-temporelle des motifs principaux de consultation/hospitalisation liées au pollen sera établie en s’aidant de données disponibles :
• A l’échelle de l’Ile-de-France, les consultations en urgence pour des problèmes des santé causés par le pollen peuvent être recensées à partir des données collectées dans le système CERVEAU (CEntre Régional de Veille et d’Action sur les Urgences).
• A l’échelle nationale, le RNSA dispose d’un réseau national de médecins sentinelles présents dans une soixantaine de villes, qui fournissent un bulletin de synthèse hebdomadaire des consultations pour problèmes d’allergie au pollen. Quant aux cas les plus sévères ayant nécessité une hospitalisation, ils sont recensés dans le PMSI (Programme de Médicalisation des Systèmes d’Information), géré par l’Agence Technique de l’Information sur l’Hospitalisation (ATIH).

A partir de cette cartographie, on tentera d’établir une corrélation entre les concentrations en pollen simulées, mesurées et les problèmes médicaux observés.

Volet 4 : impact du changement climatique sur le risque allergique

Dans l’hypothèse où les volets précédents auront conduit au développement d’un modèle d’émission du pollen permettant des simulations réalistes, l’impact du changement climatique sur le risque d’allergie lié au pollen pourra être étudié. Les chercheurs se baseront sur deux scénarios contrastés de changement climatique sur le 21ème siècle pour étudier les modifications des concentrations en pollen -et donc du risque allergique- pour plusieurs périodes (2030, 2050, 2100). Pour ce travail, les scénarios climatiques régionalisés sur la France, développés par le Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique dans le cadre d’autres projets, pourraient être utilisés (QDiv : Quantification des effets des changements globaux sur la diversité végétale, VALIDATE : Vulnérabilité des prairies et des élevages au changement climatique et aux événements extrêmes).