Mieux comprendre les études épidémiologiques

Présentation

L’épidémiologie a pour objectif général la connaissance des problèmes de santé dans les populations et de leurs déterminants. Dans ce cadre, un des ses buts est l’étude de l’impact des facteurs comportementaux, professionnels et environnementaux sur la santé.

Une étude épidémiologique vise ainsi à analyser les facteurs qui influencent la fréquence ou la distribution de maladies et d’autres phénomènes de santé dans les populations exposées à ces facteurs. Son objectif est de tenter d’établir une association entre l’exposition à certaines substances et la survenue de maladies.

  • Les études descriptives

    Une étude épidémiologique descriptive vise à décrire l’état sanitaire d’une population en quantifiant l’importance des problèmes de santé. Son objectif est de mesurer dans une population sur une période donnée, la fréquence d’une pathologie (on parle de prévalence*), le nombre de nouveaux cas de cette pathologie (on parle d’incidence*) ou le nombre de décès liés à la pathologie (on parle de mortalité).

  • Les études écologiques

    Une étude écologique utilise des données agrégées au niveau d’une population (par exemple le nombre de décès). Son objectif est de déterminer les variations de fréquence d’une maladie dans l’espace (étude géographique) ou dans le temps (étude temporelle) et de mettre en correspondance ces variations globales avec des facteurs environnementaux, essentiellement à des fins de veille sanitaire.

    Par exemple, une étude qui consisterait à suivre, en un même lieu (une ville par exemple), l’évolution du niveau d’exposition à des facteurs environnementaux (comme des polluants atmosphériques) et à la mettre en relation avec l’évolution du nombre de nouveaux cas d’un événement de santé est une étude écologique, également appelée étude par série chronologique.

  • Les études analytiques

    Les études analytiques ont pour but de rechercher des excès de certaines maladies dans certaines populations et d’analyser le rôle des facteurs susceptibles d’influencer l’incidence de ces problèmes. Elles visent à comparer des individus exposés, dont certains sont atteints de la pathologie que l’on souhaite étudier, par exemple un type de cancer, à d’autres qui ne le sont pas. Ces comparaisons reposent sur l’analyse de la relation entre l’exposition et la pathologie sous forme d’un risque relatif (RR) ou d’un odds-ratio (OR).

    Parmi les études analytiques, on distingue :

    L’étude de cohorte, également appelée étude « exposés / non exposés »

    Le principe d’une étude de cohorte est de comparer l’incidence d’une pathologie entre un groupe d’individus exposés et un groupe d’individus non exposés. Les participants à l’étude sont regroupés en fonction de leur (degré d’) exposition. L’incidence de la maladie au sein des différents groupes est comparée afin de tester l’hypothèse d’association entre l’exposition au facteur étudié et la survenue de la maladie. Une étude de cohorte peut être soit prospective, c’est-à-dire que des sujets sains sont suivis et l’on mesure la survenue d’un événement dans un futur plus ou moins proche chez des sujets exposés ou non au facteur de risque, soit rétrospective (ou historique), c’est-à-dire que le recueil des informations se fait a posteriori (à l’aide de données de registres par exemple). La date de point correspond à l’instant « t » où l’équipe de recherche décide d’arrêter de suivre la cohorte pour mener son analyse statistique.

    L’étude cas-témoin

    Le principe d’une étude cas-témoins est de comparer la fréquence de l’exposition chez les individus atteints d’une pathologie (les cas) à celle chez des individus non atteints (les témoins), après appariement. L’appariement consiste à sélectionner les sujets témoins en fonction de leurs similitudes avec les cas en fonction d’un ou plusieurs facteurs (âge, sexe…). En réalisant l’appariement, l’équipe de recherche s’assure que l’association observée entre l’exposition et la maladie ne sera pas due à ces facteurs. Il s’agit d’une étude rétrospective, puisque la caractérisation de l’exposition est faite une fois le diagnostic connu.

    Le risque relatif (RR) et l’odds-ratio ou rapport de cotes (OR) permettent de calculer l’excès de risque de survenue de la maladie chez les personnes exposées par rapport aux personnes non-exposées au facteur étudié :

    • Le risque relatif (RR) correspond au rapport du risque de maladie chez les sujets exposés à un facteur de risque donné, divisé par ce même risque de maladie chez les sujets non exposés.
    •  L’odds-ratio (OR) est le rapport du risque d’exposition chez les cas, divisé par le risque d’exposition chez les témoins.
    Cas
    Témoins
    Facteur de risque présent
    A
    B
    Facteur de risque absent
    C
    D

    Formule de calcul de l’OR : OR = A/C / B/D = AxD /BxC

    Dans une étude cas-témoins, comme la population témoin ne renferme pas de malades, on ne peut pas définir de « taux d’évènements indésirables » et il est donc impossible dans ce cas de calculer un risque relatif. La relation entre le facteur et la maladie peut alors être exprimée par un OR.

    L’interprétation du risque relatif se fait de la façon suivante :

    • RR = 1 : absence de relation entre le facteur de risque et la maladie
    • RR > 1 : risque accru de maladie (excès de risque)
    • RR < 1 : risque réduit de maladie (facteur protecteur)
  • La notion de biais en épidémiologie

    Un biais désigne une erreur systématique dans l’estimation d’un paramètre (prévalence, odds-ratio, risque relatif…). Il doit être distingué des fluctuations aléatoires d’échantillonnage qui représentent seulement un défaut de précision de l’estimation.

    • Un biais de sélection affecte la constitution de l’échantillon d’enquête, c’est-à-dire le processus par lequel les sujets sont choisis au sein de la population. Il conduit à sélectionner préférentiellement un groupe particulier avec des caractéristiques différentes du groupe non sélectionné.
      Par exemple, dans l’étude d’une cohorte professionnelle, si on limite la durée de suivi à la présence des sujets dans l’entreprise, on sélectionne les sujets qui restent dans celle-ci.
    • Un biais de classement ou erreur de classement désigne une erreur systématique de mesure de l’association entre l’exposition et la maladie. Il conduit à mal classer les sujets en «malades / non malades» ou en «exposés / non exposés» et entraine une sous-estimation ou une surestimation de la force de l’association entre l’exposition et la maladie.
    • Un biais de confusion désigne une erreur systématique dans l’estimation d’une mesure d’association (odds-ratio ou risque relatif) entre le facteur étudié et la maladie, du fait d’un défaut de prise en compte d’un facteur de confusion. Un facteur de confusion est un facteur lié à la fois à l’exposition et à la maladie étudiée, par exemple l’âge ou le sexe. Un biais de confusion peut être corrigé par des méthodes statistiques appropriées.
  • La notion de causalité

    La causalité (ou relation de cause à effet) en épidémiologie est un concept probabiliste : l’exposition à un facteur de risque entraîne une augmentation de la fréquence de la pathologie concernée dans la population.

    La détermination d’une relation causale implique un ensemble de travaux de recherche et d’arguments scientifiques. Les critères de référence, proposés par Austin Bradford Hill en 1965, concernent la force de l’association entre la pathologie et l’exposition, la reproductibilité des résultats (un résultat statistiquement significatif mis en évidence par une seule enquête peut être dû au hasard), la confirmation expérimentale chez l’animal, l’existence d’une relation dose-effet, la temporalité (l’effet précède la cause) et la plausibilité biologique, c’est-à-dire la compréhension du mécanisme d’action de l’agent.

    Pour la recherche de causalité, les épidémiologistes utilisent diverses méthodes. Celles-ci reposent sur l’observation de sujets à l’échelle individuelle, en comparant des personnes exposées et non exposées, malades et non malades, et prennent en compte les facteurs susceptibles de modifier la relation. Plusieurs études épidémiologiques concordantes sont nécessaires pour déterminer une relation causale entre une exposition et une maladie.

Auteur : Département Prévention Cancer et Environnement, Centre Léon Bérard

Sources rédactionnelles : IRSN ; Goldberg M., Inserm Unité 687, La causalité en épidémiologie ; InVS.

Relecture : Laure Dossus, Epidémiologiste, Lyon

Mise à jour le 20 juil. 2022

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