La viande cultivée bientôt dans nos assiettes ?

La viande cultivée bientôt dans nos assiettes ?

EN BREF

  • Pour préserver l’environnement planétaire et produire suffisamment de nourriture pour suffire à la demande mondiale grandissante, les experts sont d’avis qu’il faudra dans l’avenir réduire l’élevage du bétail et la consommation de viande conventionnelle.
  • La viande cultivée est présentée comme une solution de remplacement durable à la viande d’élevage pour ceux qui veulent protéger l’environnement, mais qui ne souhaitent pas devenir végétariens.
  • Pour que la viande cultivée puisse être consommée à grande échelle, les techniques de production et l’acceptabilité sociale devront faire des progrès importants.

Il y a aujourd’hui 7,3 milliards d’êtres humains sur notre planète et il est prévu qu’il y en aura 9 milliards en 2050. L’organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) estime qu’en 2050, 70 % plus de nourriture sera requise pour combler la demande de la population croissante. Cela constitue un grand défi à cause des ressources et des terres arables qui ne sont pas illimitées. La production de viande (particulièrement celles de bœuf et de porc) est la plus gourmande en ressources et les experts sont d’avis qu’il ne serait pas responsable, voire même possible, de continuer à produire de plus en plus de ces aliments. Même si la consommation de viande diminue dans les pays développés, elle augmente au niveau mondial parce que les consommateurs des pays en voie de développement s’enrichissent et que la viande est considérée par la nouvelle classe moyenne de ces pays comme une nourriture luxueuse et désirable.

Parmi les solutions proposées pour se sortir de cette impasse, il y a la viande cultivée (ou viande de culture) qui est présentée comme une alternative durable à la viande d’élevage pour ceux qui veulent protéger l’environnement, mais qui ne souhaitent pas devenir végétariens. Notons que certains experts considèrent que la viande cultivée pose certains problèmes et qu’elle ne serait pas une alternative viable à la viande conventionnelle (voir ici et ici). Nous y reviendrons un peu plus loin dans le texte.

Comment la viande est-elle cultivée ?
Pour cultiver de la viande, il faut d’abord obtenir un échantillon de muscle d’un animal adulte vivant (par biopsie, sous anesthésie) et isoler une sous-population de cellules dites « souches » ou « satellites ». Ces cellules souches participent à la régénération du muscle et ont la capacité de se différencier en cellules musculaires proprement dites. Les cellules souches musculaires sont ensuite cultivées dans des bioréacteurs en présence d’un milieu nutritif contenant des facteurs de croissance qui induisent une prolifération rapide. Les cellules sont ensuite transformées en cellules musculaires qui forment des structures nommées « myotubes » d’au plus 0,3 mm de longueur et assemblées mécaniquement en tissu musculaire et ultimement en viande hachée ou en « steak » artificiel.

Utilisation problématique du sérum de veau fœtal et des stimulateurs de croissance
Le meilleur milieu de culture pour cultiver les cellules contient du sérum de veau fœtal, obtenu à partir du sang du fœtus après abatage d’une vache enceinte. La procédure utilisée habituellement (ponction cardiaque sur le fœtus de veau encore vivant) est jugée cruelle et inhumaine par plusieurs. Cela constitue un problème puisqu’il faudrait produire un grand nombre de veaux pour suffire à la demande de culture de viande à grande échelle, et cette utilisation est inacceptable pour les végétariens, les végétaliens et les adeptes du végétalisme intégral (véganisme). Il est heureusement maintenant possible, à l’échelle du laboratoire, de faire croître les cellules musculaires sans utiliser de sérum de veau fœtal. Il restera à appliquer la culture sans sérum à l’échelle industrielle. Pour remplacer le sérum de veau fœtal, l’industrie devra utiliser des facteurs et hormones de croissance qui devront être produits à une échelle industrielle. L’utilisation de stimulateurs de croissance est interdite dans l’Union européenne pour la production conventionnelle de viandes ; or on ne peut pas cultiver de la viande sans utiliser ces facteurs et hormones de croissances. La surexposition à certains stimulateurs de croissance peut avoir des effets nuisibles à la santé humaine, mais c’est un sujet de débat et plusieurs pays approuvent l’utilisation encadrée de stimulateurs en production animale (voir cet article de synthèse de l’INSPQ).

De la cellule au steak
Le muscle (viande) véritable est constitué de fibres musculaires organisées en faisceaux, de vaisseaux sanguins, nerfs, tissus conjonctifs, adipocytes (cellules graisseuses). Le simple fait de produire des cellules musculaires animales n’est donc pas suffisant pour recréer la viande. Voilà pourquoi en 2013 le premier plat préparé à partir de viande cultivée était une simple galette de type burger. Les industries qui développent la viande cultivée doivent maintenant tenter de recréer une structure en 3D qui ressemblera autant que possible à la viande véritable, une tâche qui s’avère difficile. Il s’agit de recréer l’expérience gustative associée à la consommation d’un steak, d’une cuisse de poulet ou d’une crevette.

Les chercheurs ont fait récemment des progrès et réussi à créer de petits échantillons de viande cultivée qui imitent la viande véritable. En utilisant une nouvelle approche, un groupe de recherche japonais a réussi à faire croître des cellules musculaires de bœuf en de longs filaments alignés en une seule direction, une structure qui ressemble beaucoup aux fibres musculaires. Lorsque ces cellules cultivées ont été stimulées par un courant électrique, les filaments se sont contractés, de manière similaire aux fibres musculaires. Les chercheurs de l’Université de Tokyo sont jusqu’à maintenant parvenus à produire des morceaux de viande cultivée de quelques grammes tout au plus. Le défi suivant sera de réussir à produire des morceaux de viande cultivée plus gros, soit jusqu’à 100 g, et à introduire d’autres tissus (vaisseaux sanguins, cellules graisseuses) afin d’imiter la viande de manière plus convaincante. Il est à noter que le milieu de culture utilisé dans cette étude contenait du sérum de veau fœtal, un ingrédient qui ne pourra pas être utilisé industriellement pour des raisons éthiques et économiques, comme nous l’avons indiqué plus haut.

De la viande de poulet cultivée
L’agence réglementaire sur les aliments à Singapour a approuvé en 2020 la vente de viande cultivée par l’entreprise américaine Eat Just. C’était la première fois que la vente de viande cultivée était permise par un état. Eat Just cultive de la viande de poulet en utilisant un procédé qui ne requiert pas d’antibiotiques. Cette viande cultivée est sécuritaire puisqu’elle contient de très faibles niveaux de bactéries, beaucoup moins que la viande de poulet conventionnelle. La viande de poulet cultivée contient un peu plus de protéines, a une composition en acides aminés plus variée, et contient plus de gras mono-insaturés que la viande conventionnelle. Les cellules musculaires sont cultivées dans des bioréacteurs de 1200 litres et combinées par la suite avec des ingrédients d’origine végétale, pour faire des croquettes de poulet. Le procédé approuvé par Singapour utilise du sérum de veau fœtal, mais Eat Just prévoit utiliser un milieu de culture sans sérum dans leurs prochaines productions.

Estimation du coût environnemental de la viande cultivée
La production de viande cultivée offre de nombreux avantages environnementaux, en comparaison à la viande conventionnelle, selon une étude publiée en 2011. Elle permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) de 78 à 96 %, d’utiliser 7 à 45 % moins d’énergie et 82 à 96 % moins d’eau, selon le type de produit. Par contre, une étude plus récente et rigoureuse suggère qu’à long terme, l’impact de la viande cultivée sur l’environnement pourrait être plus important que celui associé à l’élevage. La production de viande cultivée va certes réduire le réchauffement climatique à court terme puisque moins de GES sera émis comparé à l’élevage du bétail. À très long terme cependant (c.-à-d. dans plusieurs centaines d’années), les modèles prédisent que cela ne serait pas nécessairement le cas, parce que le principal GES généré par le bétail, le méthane (CH4), ne s’accumule pas dans l’atmosphère contrairement au CO2 qui est pratiquement le seul GES généré par la viande cultivée. Une autre étude qui s’appuie sur les données provenant de 15 entreprises impliquées dans la production de viande cultivée conclut que celle-ci est moins dommageable pour l’environnement que la production de viande de bœuf, mais qu’elle a un impact plus important sur l’environnement que la production de viande de poulet, de porc et de « viande » végétale. Pour que le score environnemental de la viande cultivée soit plus favorable que celui des produits conventionnels, il faudrait que l’industrie n’utilise que de l’énergie durable.

Coût de la viande cultivée
Le premier burger de viande de bœuf cultivée a été produit en 2013 par un laboratoire néerlandais pour un coût estimé à 416 000 $ US. En 2015 le coût de production (à l’échelle industrielle) a été réduit à environ 12 $, et il est prévu que le prix pourrait être le même que celui de la viande conventionnelle d’ici une dizaine d’années. Les croquettes de poulet cultivé produites par Just Eat coûtaient chacune 63 $ à produire en 2019. Il reste donc du chemin à faire par les industries pour que la viande cultivée devienne suffisamment abordable pour que les consommateurs puissent en consommer sur une base régulière.

La viande cultivée : une alternative pour les Canadiens ?
Selon un sondage réalisé à l’université Dalhousie en 2018 auprès de 1027 Canadiens, 32,2 % des répondants prévoyaient réduire leur consommation de viande durant les 6 prochains mois. Cependant, la viande cultivée est peu populaire auprès des Canadiens puisque seulement 18,3 % des personnes consultées ont déclaré que ce nouveau type de « viande » représentait pour eux une alternative à la viande véritable. Il y a cependant de l’espoir puisque les consommateurs plus jeunes (40 ans et moins) semblent plus nombreux (34 %) à considérer la viande cultivée comme une alternative.

La viande cultivée remplacera-t-elle un jour la viande conventionnelle dans nos assiettes ? Bien qu’il reste des progrès à faire avant que cela ne soit possible, tant au niveau de la production que de l’acceptabilité sociale, on peut espérer que les efforts importants qui sont investis aboutiront à des résultats d’ici une dizaine d’années. Idéalement, pour notre santé et celle de la planète, il faudra réduire notre consommation de viande (de toute nature) et nous nourrir principalement de végétaux, comme c’est le cas pour le régime méditerranéen et d’autres régimes alimentaires traditionnels.

Les impacts environnementaux associés à la production de nourriture

Les impacts environnementaux associés à la production de nourriture

EN BREF

  • La production de nourriture est responsable d’environ 25 % des gaz à effet de serre émis annuellement, avec la moitié de ces GES qui provient de l’élevage des animaux, principalement sous forme de méthane.
  • Le secteur agricole est également une source importante de particules fines responsables de la pollution atmosphérique, la majorité de ces polluants provenant de l’ammoniac généré par l’élevage des animaux.
  • Globalement, une réduction de la consommation de produits animaux, particulièrement ceux issus de l’élevage bovin, est donc absolument incoutournable pour limiter le réchauffement climatique et améliorer la qualité de l’air.

Le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC ou, en anglais, Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) confirme que, si rien n’est fait,  l’acumulation constante de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère va provoquer au cours du prochain siècle une hausse des températures supérieure à 1,5oC par rapport au niveau préindustriel, soit la cible visée par l’Accord de Paris pour limiter au minimum les effets négatifs du réchauffement climatique. Il y a donc urgence de diminuer drastiquement l’émission de ces gaz si on veut éviter que les conséquences de ce réchauffement, déjà visibles aujourd’hui, ne deviennent hors de contrôle et causent une augmentation de l’incidence d’événements climatiques extrêmes (sécheresses, vagues de chaleur, ouragans, feux de forêt), perturbent la vie sur Terre (extinction d’espèces, chute des rendements agricoles, hausse des maladies infectieuses, conflits armés) et augmentent l’incidence de plusieurs maladies liées aux chaleurs excessives.

Gaz carbonique et autres

Le principal gaz à effet de serre est le gaz carbonique (CO2), dont la concentration atteint maintenant 417 ppm, soit environ deux fois plus qu’à l’époque préindustrielle. Il faut cependant noter que d’autres gaz, même s’ils sont présents en quantités moindres, contribuent également au réchauffement planétaire : ces gaz, comme le méthane ou certaines molécules utilisées à des fins industrielles, captent la chaleur de façon beaucoup plus importante que le CO2 et possèdent donc un potentiel de réchauffement global (PRG) supérieur au CO2.  Par exemple, une tonne de méthane possède un PRG 28 fois plus élevé qu’une tonne de CO2 sur une période 100 ans, tandis que le PRG de certains gaz industriels comme l’hexafluorure de soufre peut atteindre presque 25,000 fois celui du CO2 (Tableau 1).  Autrement dit, même si plusieurs de ces gaz sont présents en quantités infimes, de l’ordre de quelques parties par milliard (10-9) ou même par billion (10-12), leur émission équivaut à plusieurs fois celle de CO2 et contribue donc significativement au réchauffement.

Tableau 1. Potentiel de réchauffement global de différents gaz à effet de serre1 Les valeurs sont pour l’année 2018, sauf pour le CO2 qui est pour 2020. Tiré de l’ Agence de protection environnementale (EPA) des États-Unis.2 Calculé pour une période 100 ans. Tiré de Greenhouse Gas Protocol. *ppm (part per million)= partie par million (10-6); **ppb (part per billion) = partie par milliard (10-9); ***ppt (part per trillion) = partie par billion (10-12).

Pour calculer cette contribution aux émissions globales de gaz à effet de serre, la méthode généralement utilisée consiste à convertir ces émissions en équivalents de CO2 (CO2eq) en multipliant leur quantité dans l’atmosphère par leur PRG respectif. Par exemple 1 kg de SF6 équivaut à 23,500 kg (23,5 tonnes) de CO2 (1 kg x 23,500 = 23,500 CO2eq), tandis qu’il faut 1000 kg de méthane pour atteindre une quantité équivalente de CO2 (1000 kg x 28 = 28,000 CO2eq). Lorsqu’on applique cette méthode à l’ensemble des gaz, on estime que 75 % des émissions de gaz à effet de serre sont sous forme de CO2, le reste provenant du méthane (17 %), de l’oxyde nitreux (protoxyde d’azote) (6 %) et des différents gaz fluorés (2 %) (Figure 1).  Figure 1. Répartition des émissions de gaz à effet de serre. Adapté de Ritchie et Roser (2020).

Sources d’émissions

L’utilisation des énergies fossiles pour soutenir les activités humaines (transport, production d’électricité, chauffage, différents procédés industriels) représente la principale source de gaz à effet de serre, comptant pour environ les trois quarts des émissions totales (Figure 2).  Cette énorme « empreinte carbone » implique que la lutte au réchauffement climatique nécessite forcément une transition vers des sources d’énergie plus « propres », notamment en ce qui concerne le transport et la production d’électricité. C’est particulièrement vrai dans un pays comme le Canada, où nous émettons en moyenne 20 tonnes de CO2eq par personne par année, ce qui nous classe, avec les États-Unis et l’Australie, parmi les pires producteurs de GES dans le monde (le Québec fait quant à lui meilleure figure, avec environ 10 tonnes de CO2eq par personne par année).

Figure 2. Contribution du secteur alimentaire à la production annuelle de gaz à effet de serre.  Adapté de Ritchie et Roser (2020).

Un autre secteur d’activité qui contribue significativement aux émissions de gaz à effet de serre, mais dont on entend pourtant beaucoup moins parler, est la production de nourriture.  On estime en effet qu’environ 25 % de l’ensemble de ces gaz provient de la production et la distribution des aliments, une proportion qui grimperait à 33 % lorsqu’on tient compte du gaspillage alimentaire. Le secteur alimentaire impliqué dans la production de protéines animales est responsable à lui seul de la moitié de ces émissions de GES liées à la nourriture, principalement en raison du méthane produit par le bétail et l’aquaculture (31%) (voir l’encadré). L’élevage du bétail requiert également de grands espaces, créés dans certains cas par une déforestation massive (en Amazonie, par exemple) qui élimine d’énormes surfaces de végétaux pouvant séquestrer le CO2.  L’élevage requiert également de grandes quantités de plantes fourragères et donc l’utilisation d’engrais azotés pour accélérer la croissance de ces plantes. Le CO2 et l’oxyde nitreux relâché dans l’atmosphère lors de la production de ces engrais s’ajoutent donc au bilan de GES générés par l’élevage.

D’où vient le méthane ?

Le méthane (CH4) est le produit final de la décomposition de la matière organique. La méthanogenèse est rendue possible par certains microorganismes anaérobies du domaine des archées (les méthanogènes) qui réduisent le carbone, présent sous forme de CO2 ou de certains acides organiques simples (l’acétate, par exemple) en méthane, selon les réactions suivantes :

CO+ 4 H2 → CH4 + 2 H2O

CH3COOH → CH4 + CO2

Le méthane généré par l’élevage provient principalement de la fermentation des produits carbonés à l’intérieur du système digestif des ruminants. Chez ces animaux, la digestion de la matière végétale génère des acides gras volatils (acétate, propionate, butyrate), qui sont absorbés par l’animal et utilisés comme source d’énergie, et mènent en parallèle à la production de méthane, aux environs de 500 L par jour par animal, celui-ci étant en majeure partie relâché par la bouche de l’animal.  On estime que globalement, le bétail émet environ 3,1 Gigatonnes de CO2-eq sous forme de méthane, ce qui représente presque la moitié de l’ensemble des émissions de méthane d’origine anthropogénique.

L’aquaculture est une autre forme d’élevage en pleine expansion, représentant maintenant plus de 60 % de l’apport global en poisson et fruit de mer de l’alimentation humaine. Bien que les émissions de GES de ce secteur soient encore très inférieures à celles liées au bétail, les mesures récentes indiquent néanmoins une forte augmentation de son potentiel de réchauffement global, principalement en raison d’une hausse de la production de méthane. Dans ces systèmes, les sédiments accumulent les résidus de nourriture utilisée pour la croissance des poissons et fruits de mer ainsi que les excréments générés par ces animaux. La transformation de cette matière organique mène à la production de méthane qui peut par la suite diffuser dans l’atmosphère.

Mentionnons enfin que la majorité des systèmes d’aquaculture sont situés en Asie, où ils sont souvent établis dans des régions précédemment occupées par les mangroves, ces écosystèmes situés le long des côtes et deltas des régions tropicales.  La destruction de ces mangroves (très souvent pour l’élevage de crevettes) est très dommageable pour le réchauffement planétaire, car les forêts de mangroves emmagasinent collectivement environ 4 milliards de tonnes de CO2 et leur élimination a donc un impact concret sur le climat.

Une bonne façon de visualiser l’impact de l’élevage sur la production de GES est de comparer les émissions associées à différents aliments d’origine animale et végétale en fonction de la quantité de protéines contenues dans ces aliments (Figure 3). Ces comparaisons montrent clairement que les produits dérivés de l’élevage, la viande de bœuf en particulier, représentent une source beaucoup plus importante de GES que les végétaux : la production de 100 g de protéines de bœuf, par exemple, génère en moyenne 100 fois plus de GES que la même quantité de protéines provenant des noix ou des légumineuses. Cela est vrai même pour la viande de bœuf produit de façon traditionnelle, c’est-à-dire provenant d’animaux qui se nourrissent exclusivement d’herbe : ces animaux croissent plus lentement et donc  émettent du méthane pendant une plus grande période, ce qui annule les bénéfices qui pourraient être associés à la séquestration du CO2 par l’herbe qui leur sert de nourriture. Figure 3.  Comparaison des niveaux de GES générés lors de la production de différentes sources de protéines. D’après Poore et Nemecek (2018), tel que modifié par Eikenberry (2018).

Ces énormes différences de GES associés à la production des aliments de notre quotidien montrent donc clairement que nos choix alimentaires peuvent avoir une influence significative sur le réchauffement planétaire.  Puisque la majeure partie des émissions des GES proviennent de l’élevage, il est évident que c’est la réduction de la consommation de viande, et des produits d’origine animale dans son ensemble, qui aura le plus d’impact positif.  Ces bénéfices peuvent être observés même lors d’une diminution assez modeste de l’apport en viande, comme dans l’alimentation méditerranéenne, ou simplement par la substitution des produits issus des ruminants (viande de bœuf et produits laitiers) par d’autres sources de protéines animales (volailles, porc, poisson) (Figure 4).   Évidemment, une réduction plus draconienne de l’apport en viande est encore plus bénéfique, que ce soit par l’adoption d’une alimentation flexitarienne (apport élevé en végétaux, mais peu de viande et de produits d’origine animale), végétarienne (pas de produits animaux, à l’exception des œufs, produits laitiers et parfois de poissons) et végétalienne (aucun produit d’origine animale). Ceci reste vrai même si les végétaux consommés proviennent de l’étranger et parcourent parfois de longues distances, car contrairement à une idée reçue, le transport compte pour une faible proportion (moins de 10 %) des GES associés à un aliment donné. Figure 4. Potentiel d’atténuation des émissions de GES par différents modes d’alimentation. Adapté de IPCC (2019).

Il est impossible de décarboniser complètement la production de nourriture, surtout dans un monde où il y a plus de 9 milliards d’individus à nourrir quotidiennement. Par contre, il n’y a aucun doute qu’on peut réduire significativement cette empreinte GES de l’alimentation en diminuant la consommation de produits issus des ruminants, comme la viande de bœuf et les produits laitiers.  Ceci est extrêmement important, car le statu quo est intenable : selon des modèles récents, même si les émissions de GES provenant des énergies fossiles cessaient immédiatement, on ne réussirait tout de même pas à atteindre l’objectif d’un réchauffement maximal de 1,5oC en raison des émissions produites par le système de production de nourriture actuel.

Un autre aspect qu’on néglige souvent de mentionner est à quel point cet impact positif  d’une réduction des produits de l’élevage bovin peut être rapide et significatif : même si le méthane est un GES presque 30 fois plus puissant que le CO2, sa vie dans l’atmosphère est de beaucoup plus courte durée, environ 10-20 ans vs plusieurs milliers d’années pour le CO2. Concrètement, cela signifie qu’une baisse immédiate des émissions de méthane, par exemple suite à une diminution drastique de la consommation de viande de bœuf et de produits laitiers, peut avoir des effets mesurables sur les niveaux de GES dans les années qui suivent et représente donc la façon la plus rapide et efficace de ralentir le réchauffement planétaire.

Pollution alimentaire

En plus de participer aux émissions globales de GES, un autre impact environnemental de la production de nourriture est sa contribution à la pollution atmosphérique.  Cet impact négatif du secteur alimentaire ne doit pas être négligé, car si l’influence du réchauffement climatique causé par les GES se fera surtout sentir à moyen et plus long terme, les polluants atmosphériques ont quant à eux un effet immédiat sur la santé : la pollution de l’air représente actuellement la 7e cause de mortalité prématurée à l’échelle mondiale, étant directement responsable d’environ 4 millions de décès annuellement (Figure 5). Dans certains pays, les États-Unis par exemple, on estime que l’agriculture et l’élevage seraient responsables d’environ 20 % de cette mortalité liée à la pollution atmosphérique. Figure 5. Principales causes de mortalité prématurée à l’échelle mondiale. Notez que la pollution atmosphérique est le seul facteur de risque d’origine environnementale, non lié au mode de vie.  Tiré de GBD 2016 Risk Factors Collaborators (2016).

Ce sont surtout les particules fines de de 2,5 microns et moins (PM2,5) qui sont responsables de ces impacts négatifs de la pollution atmosphérique sur la santé.  En raison de leur petite taille, ces particules pénètrent facilement les poumons jusqu’aux alvéoles pulmonaires où elles passent directement aux vaisseaux sanguins pulmonaires puis à toutes les artères du corps. Elles y produisent alors une réaction inflammatoire et un stress oxydatif qui endommagent l’endothélium vasculaire, cette fine couche de cellules qui recouvre la paroi interne des artères et qui assure leur bon fonctionnement. Les artères se dilatent donc moins facilement et ont donc plus tendance à se contracter, ce qui nuit à la circulation normale du sang. Pour toutes ces raisons, ce sont les maladies cardiovasculaires (maladies coronariennes et AVC) qui représentent la principale conséquence de l’exposition aux particules fines, étant à elles seules responsables d’environ 80 % de l’ensemble des décès causés par la pollution de l’air ambiant (Figure 6). Figure 6. Répartition des décès prématurés (en millions) causés par les particules fines PM2.5. Notez la prédominance des maladies cardiovasculaires comme cause de mortalité liée à la pollution atmosphérique.  Adapté de Lelieveld et coll. (2015).

Particules primaires et secondaires

Les particules fines peuvent être émises directement par les sources polluantes (PM2,5 primaires) ou encore de façon indirecte, suite à la combinaison de plusieurs particules distinctes présentes dans l’atmosphère (PM2.5 secondaires) (Figure 7). Une grande partie des PM2.5  primaires sont sous forme de carbone suie (aussi appelé carbone noir), produites par la combustion incomplète de combustibles fossiles (diesel et charbon, surtout) ou de biomasses (feux de forêt, par exemple). Le carbone suie est également associé à divers composés organiques (hydrocarbures aromatiques polycycliques), d’acides, de métaux, etc. qui contribuent à sa toxicité après l’inhalation. Ces particules peuvent être transportées en altitude sur de très longues distances et, une fois déposées, être remises en suspension sous l’action du vent. En zone urbaine, cette remise en suspension s’effectue également sous l’action du trafic routier.  Ces turbulences associées au trafic automobile sont également responsables de la production d’une autre classe de PM2.5 primaires, les poussières.

Les PM2.5 secondaires, quant à elles, sont formées à partir de précurseurs comme le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d’azote (NOx), différents composés organiques volatils contenant du carbone (carbone organique) ainsi que l’ammoniac (NH3). Les réactions chimiques qui gouvernent l’interaction entre ces différentes substances volatiles pour former les particules fines secondaires sont extraordinairement complexes, mais mentionnons seulement qu’il est bien établi que la présence de l’ion ammonium (NH4+), dérivé de l’ammoniac (NH3), neutralise la charge négative de certains gaz et favorise ainsi leur agrégation sous forme de particules fines (Figure 7). La présence de NH3 dans l’atmosphère représente donc souvent une étape limitante dans la formation de ces particules fines secondaires et une réduction de ces émissions peut donc avoir des effets concrets sur l’amélioration de la qualité de l’air. Figure 7. Représentation schématique des mécanismes de formation des particules fines PM2.5.

C’est d’ailleurs ce rôle important de l’ammoniac dans la formation des particules fines secondaires qui explique la contribution du secteur de la production de la nourriture à la pollution atmosphérique.  L’agriculture et l’élevage sont en effet responsables de la quasi-totalité des émissions anthropogéniques d’ammoniac, une conséquence de l’élevage intensif du bétail, de l’épandage des fumiers et lisiers et de la production industrielle d’engrais azotés.

Une étude américaine illustre bien cette contribution de l’ammoniac d’origine agricole aux impacts négatifs de la pollution atmosphérique sur la santé.  Dans cette étude, les chercheurs montrent que sur les quelque 18,000 décès causés annuellement par la pollution dérivée du secteur agricole, la grande majorité (70%) de ces décès sont une conséquence des émissions d’ammoniac (et donc des PM2.5 secondaires), tandis que l’émission de PM2.5 primaires, provenant du labourage, de la combustion des résidus agricoles et de la machinerie, est responsable du reste. Puisque la grande majorité des émissions d’ammoniac proviennent des excréments d’animaux et de l’utilisation d’engrais naturels (fumier et lisier) ou de synthèse pour cultiver la nourriture de ces animaux, il n’est pas étonnant que ce soit la production des aliments issus de l’élevage qui est la principale responsable des décès attribuables à la pollution d’origine agricole (Figure 8).   Figure 8. Répartition des décès causés annuellement par les PM2,5 provenant du secteur agricole aux États-Unis.  Notez que 70% de la mortalité est attribuable aux produits issus de l’élevage, principalement en raison de l’ammoniac généré par les animaux ainsi que par l’épandage de fumiers, de lisiers et d’engrais synthétiques pour la culture de plantes fourragères (maïs, soja). Tiré de Domingo et coll. (2021).

Lorsqu’on compare l’impact de différents aliments pour une même quantité de produit, on voit immédiatement que la production de viande rouge est particulièrement dommageable, étant responsable d’au moins 5 fois plus de décès que celle de la volaille, 10 fois plus que celle de noix et de graines et au moins 50 fois plus que celle d’autres végétaux comme les fruits et les légumes (Figure 9).

Figure 9. Comparaison de la mortalité liée aux PM2,5 selon le type d’aliment. Tiré de Domingo et coll. (2021).

En somme, que ce soit en termes de diminution de l’émission de GES ou des problèmes de santé associés à la pollution atmosphérique, l’ensemble des études montrent de façon sans équivoque qu’une réduction des dommages environnementaux causés par la production de nourriture passe obligatoirement par une diminution de la consommation de produits d’origine animale, en particulier ceux provenant de l’élevage bovin.  Un changement d’autant plus profitable que la réduction de l’apport en aliments d’origine animale, combinée à une augmentation de la consommation de végétaux est bénéfique pour la santé et pourrait éviter environ 11 millions de décès prématurés annuellement, soit une diminution de 20 %.

L’impact des feux de forêt sur la santé humaine

L’impact des feux de forêt sur la santé humaine

EN BREF

 

  • Les feux de forêt seront de plus en plus fréquents étant donné les changements climatiques qui favorisent des températures plus élevées et la sécheresse à plusieurs endroits du globe.
  • La fumée des feux de forêt produit des particules fines et ultrafines qui peuvent parcourir jusqu’à 1000 kilomètres et affecter la santé des populations à distance.
  • À court terme, la fumée des feux de forêt est principalement nocive pour la santé respiratoire. Certaines populations sont davantage à risque d’en subir les conséquences.
  • La hausse des incendies de forêt risque de contribuer à son tour aux perturbations climatiques.

De la Colombie-Britannique à l’île d’Eubée, les feux de forêt font de plus en plus partie du paysage mondial. Les impacts sanitaires de ces brasiers sur la santé à l’échelle planétaire sont sans équivoque. Portrait ici d’un phénomène naturel exacerbé par les changements climatiques.

Le récent rapport du GIEC, le groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, met en évidence que les feux de forêt risquent d’être plus fréquents et plus sévères étant donnée l’accélération des changements climatiques1. Des températures plus élevées favorisent l’apparition de foudre, qui représente la principale cause naturelle des feux de végétation. Un climat prédit comme plus sec et venteux favorisera la combustion et la propagation des feux de forêt 2. La saison des feux durera ainsi plus longtemps. D’ici 2039, la fréquence des incendies pourrait augmenter sur 37,8 % de la planète avec une hausse de seulement 1,2 °C de la température du globe. Avec une hausse de 3,5 °C, c’est 61,9 % du territoire mondial qui sera affecté par des feux plus fréquents d’ici 21003. Dans le scénario climatique le plus pessimiste où les émissions de gaz à effets de serre continuent d’augmenter, ce risque touchera jusqu’à 74 % de la surface terrestre mondiale d’ici la fin du siècle. Les États-Unis, le Canada, les pays de la Méditerranée, la Chine et l’Australie seront plus particulièrement touchés4.

Au Canada, on estime que plus de 8 000 feux surviennent chaque année. En moyenne, plus de 2,1 millions d’hectares sont détruits annuellement, soit l’équivalent de la superficie de l’île Victoria5. Dans l’ensemble des provinces, les conditions météorologiques seront de plus en plus propices aux feux de végétation. Les superficies brûlées pourraient ainsi doubler d’ici 21006.

La fumée qui émane des feux de forêt est formée de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone, d’oxydes d’azotes et d’autres composés organiques. Ces derniers varient selon plusieurs facteurs, comme le type de végétation et la température du feu par exemple7. Les feux produisent également des particules fines (diamètre ≤ 2,5 μm ou PM2,5) et ultrafines (diamètre ≤ 0.1 μm) qui peuvent parcourir jusqu’à 1000 kilomètres2. Ce sont principalement ces particules qui sont nocives pour la santé des populations vivant à distance des foyers d’incendie. Les particules fines produites par les feux de forêt pourraient également contenir plus de composés oxydatifs et pro-inflammatoires que la pollution atmosphérique urbaine causée par la combustion d’énergies fossiles8. Une étude suggère que les particules fines des feux de forêt pourraient être 10 fois plus nocives sur la santé humaine que celles produites par d’autres sources9.

Impact sur la santé humaine

Population à proximité des feux de forêt

Les populations à proximité des feux et les premiers répondants sont à risques de blessures directes en lien avec des brûlures, la chaleur et l’inhalation directe de la fumée. La fumée peut également irriter les yeux, causer des abrasions de cornées, réduire la visibilité et augmenter le risque d’accidents de la route dans les endroits à proximité des feux10.

 Santé respiratoire

Pour les populations locales ou à distance, les particules fines et ultrafines pénètrent dans les voies respiratoires et causent de l’inflammation jusqu’aux poumons. L’exposition aux particules fines cause principalement des symptômes respiratoires, comme de la toux ou une difficulté à respirer 7.

Beaucoup d’individus exposés ne présenteront pas de symptômes, mais d’autres sont plus susceptibles d’en développer. L’importance de l’exposition à la fumée et la présence de facteurs de vulnérabilité peuvent moduler la sévérité de la présentation clinique, telles que mises en évidence par la figure 1.

Figure 1. Impact clinique et subclinique des particules fines des feux de forêt. Tiré de Cascio (2018)11 .

Les patients asthmatiques ou ayant une maladie pulmonaire obstructive chronique risquent de subir plus d’exacerbations de leurs symptômes respiratoires, d’utiliser plus de médicaments pour les contrôler et de consulter davantage les services de santé 12, 13, 14.

Les personnes âgées de 65 et plus, les individus travaillant à l’extérieur et ceux résidant dans des quartiers défavorisés sont aussi plus vulnérables aux particules fines des feux15. Les enfants sont également plus susceptibles aux effets délétères de la fumée. Un système immunitaire moins bien développé et une fréquence respiratoire de base plus élevée chez les enfants pourraient expliquer cette vulnérabilité2.

Santé cardiovasculaire

Les particules fines produites spécifiquement par les incendies de forêt sont-elles nocives pour la santé cardiovasculaire ? La réponse reste à clarifier. Si certaines études mettent en évidence un risque significatif de maladies cardiovasculaires associées à l’exposition, d’autres ne l’observent pas 14, 16.

Parmi celles-ci, une recherche, analysant 2,5 millions d’hospitalisations dans des régions à 200 km d’incendies de végétation aux États-Unis, suggère que risque de maladies cardiovasculaires pourrait être comparable à celui de la pollution atmosphérique urbaine17.

Une autre étude menée sur les feux de forêt de 2015 en Californie démontre une association entre l’exposition à la fumée et l’augmentation des visites à l’urgence en lien avec des maladies cardiovasculaires, comme des infarctus du myocarde, des cardiopathies ischémiques, de l’insuffisance cardiaque, de l’hypertension et des arythmies. Les adultes de 65 ans et plus étaient particulièrement plus affectés. Une association entre la densité de la fumée et des évènements cérébrovasculaires, tels des accidents vasculaires cérébraux (AVC) a aussi été notée par les chercheurs18.

Des recherches australiennes ont mis aussi en évidence une association entre l’exposition aux particules fines des feux de végétation et le risque d’arrêt cardiaque en communauté19, 20.

À noter, l’exposition de courte durée (moins de 3 heures) à la fumée produite par la combustion du bois aurait le potentiel d’augmenter la rigidité artérielle centrale, la fréquence cardiaque et de diminuer la variabilité de la fréquence cardiaque. Autrement dit, la fumée de bois pourrait avoir des effets hémodynamiques nocifs sur le système cardiovasculaire 21.

En somme, les particules fines des feux s’ajoutent à celles engendrées par la pollution atmosphérique globale,  bien connues pour aggraver l’incidence de maladies cardiovasculaires (voir notre article à ce sujet).

Mortalité

L’exposition à la fumée des feux de forêt est associée à un risque augmenté de mortalité de causes non spécifiques et non accidentelles2.  Au Canada, de 2013 à 2018, de 620 à 2700 décès prématurés auraient été causés par les fumées des feux de forêt 22.

Les données actuelles ne nous permettent pas d’établir un lien clair entre l’exposition aux particules fines de la fumée de feu de forêt et une augmentation de la mortalité d’une cause spécifique, telle que respiratoire ou cardiaque.

Toutefois, notons que l’exposition à court terme aux fines particules engendrée par la pollution atmosphérique globale est associée à un risque augmenté de mortalité23. Même une exposition de courte durée aux particules fines pourrait accroître le risque de mortalité par infarctus du myocarde24. Autrement dit, la fumée des incendies de végétation pourrait être un facteur de risque de mortalité cardiovasculaire, mais ceci reste à préciser.

Autres effets sur la santé physique

Certaines études suggèrent que les femmes enceintes exposées aux particules fines des feux de forêt pourraient être plus à risque d’accoucher prématurément ou d’un bébé de petit poids à la naissance. Les données restent toutefois limitées et doivent être interprétées avec prudence2.

De plus, une étude a mis en relief une hausse marquée du nombre des cas d’influenza quelques mois suivant d’intenses feux de forêt dans la région du Montana aux États-Unis. Ceci pourrait suggérer une certaine vulnérabilité aux infections respiratoires à la suite d’une exposition à la fumée25. Les particules fines produites par les feux pourraient altérer la fonction des macrophages, des cellules du système immunitaire, réduisant la capacité du corps à bien se défendre contre les infections des voies respiratoires26.

En ce sens, certains chercheurs s’interrogent actuellement sur l’impact de la pollution atmosphérique des feux de forêt sur la transmission et la sévérité des cas de COVID-1927, 28, 29.

Somme toute, plus d’études sont requises pour mieux comprendre l’impact à moyen et long terme de la fumée des feux de forêt sur la santé humaine.

Santé mentale

Les feux de forêt peuvent être dévastateurs pour les communautés vivant à proximité. Les évacuations d’urgence, la perte de son environnement physique et social constituent d’intenses stresseurs qui peuvent avoir des impacts sur la santé mentale, particulièrement chez les enfants et les adolescents30. Les citoyens directement exposés aux feux de forêt sont plus à risque de dépression majeure, de troubles post-traumatiques et de troubles anxieux10. L’accessibilité à des services de soutien psychologique est ainsi essentielle pour les populations fortement touchées par les feux de forêt.

Impacts socio-économiques

Les feux de forêt sont aussi associés à une plus grande utilisation des ressources médicales. On observe davantage de consultations médicales à l’urgence, en clinique de médecine familiale et d’hospitalisations31. Au Canada, les coûts annuels en santé associés aux particules fines des feux de forêt sont estimés entre 410 millions et 1,8 milliard de dollars pour l’exposition à court terme. De 4,3 à 19 milliards de dollars sont attribuables à l’exposition chronique22. Ceci s’ajoute à de nombreux coûts sociétaux, comme ceux associés à la reconstruction des infrastructures, la contamination de l’eau potable par les cendres de la fumée et la perte de revenus11.

Santé environnementale

Bien qu’exacerbés par la pollution humaine, les feux de végétations eux-mêmes contribuent aux changements climatiques. Conjuguée à l’émission continue des gaz à effet de serre par les activités humaines, la perte de la végétation réduit l’absorption du dioxyde de carbone et contribue alors à l’augmentation de la température du globe. Les feux de forêt pourraient aussi contribuer à la fonte du pergélisol et ainsi favoriser l’émission de méthane2, un gaz dont le potentiel de réchauffement de l’atmosphère est 25 fois plus élevé que le dioxyde de carbone32.

Que faire face aux feux de forêt ?

S’informer de la qualité de l’air

Au Canada, la Cote Air santé permet d’informer les citoyens sur la qualité de l’air partout au pays33.  Le système de prévision FireWork, quant à lui, aide à prédire le déplacement de la fumée des feux de forêt34. L’application Météocan du gouvernement canadien est aussi un outil de prévision météorologique accessible à la population35. Les autorités locales sont également responsables d’émettre des avertissements en lien avec la qualité de l’air et des recommandations sanitaires en ce sens.

Réduire son exposition à la pollution atmosphérique

La figure 2 résume les principales mesures à prendre pour diminuer l’impact de la fumée des feux de forêt sur la santé.

Afin de limiter l’exposition aux particules fines à la suite d’un feu de forêt, les recommandations peuvent varier selon la localisation. L’efficacité nette de ces interventions reste à être précisée, car celles-ci s’appuient sur un nombre limité d’études à petite échelle36.

Il est conseillé d’éviter les activités à l’extérieur, incluant l’exercice physique, lorsque le niveau atmosphérique de particules fines est trop élevé15.

Afin de réduire l’infiltration de l’air extérieure dans les bâtiments, il est pertinent de fermer les portes et les fenêtres si la chaleur n’est pas trop accablante à l’intérieur. Des niveaux élevés de fines particules dans l’atmosphère peuvent être associés avec des vagues de chaleur intenses. Si la température à l’intérieure est trop élevée, la chaleur peut être dommageable pour la santé, particulièrement chez les personnes âgées ou souffrant de maladies chroniques. Régler le système de chauffage, ventilation et conditionnement d’air en mode recirculation et limiter l’utilisation de la hotte de cuisine sont aussi des mesures conseillées pour diminuer l’entrée d’air37.

Les purificateurs d’air avec filtres à HEPA (high efficient particulate air) diminuent efficacement le niveau des fines particules et sont recommandés par le gouvernement du Canada. Cependant, ceux-ci ne sont pas en mesure d’éliminer certains gaz polluants dans l’air. De plus, les purificateurs d’air peuvent être dispendieux et donc moins accessibles à tous2.

Quant au port du masque, celui de type chirurgical n’est pas conseillé, puisqu’il ne protège pas contre les particules fines. Les masques N95 offre une meilleure protection, mais ils nécessitent un test individuel d’ajustement, peuvent donner un faux sentiment de sécurité et ne sont pas adaptés pour les enfants. L’utilisation de ces masques est recommandée pour les travailleurs exposés à la fumée des feux38.

Finalement, la création d’espaces communautaires anti-fumée est aussi une mesure pouvant être mise en place par les autorités locales lorsque le niveau de pollution atmosphérique s’intensifie39.

Figure 2. Principales actions que les individus peuvent entreprendre pour réduire l’exposition à la fumée des feux de forêt et ses risques pour la santé. Tiré de Rongbin et coll. (2020)2

Prévenir les changements climatiques

À l’échelle mondiale, le principal objectif pour réduire les feux de forêt et leurs conséquences sanitaires serait de limiter l’augmentation de la température du globe à 1,5 °C au lieu du 2 °C visé par l’Accord de Paris. Cette augmentation limitée permettrait d’éviter plus de 50 % des incendies de forêt prédits si la température du globe hausse de 2 °C4.

Le rapport du GIEC met en lumière que même la cible du 2 °C sera dépassée sans interventions massives et imminentes. Des actions gouvernementales concertées sont ainsi plus que nécessaires pour réduire substantiellement les émissions anthropiques de gaz à effets de serre.

Conclusion

En somme, la pollution atmosphérique émise par les incendies de forêt est associée à une hausse de la morbidité et de la mortalité. Certains effets sur la santé restent à préciser. De plus en plus fréquents, ces feux témoignent de l’impact des changements climatiques sur la santé humaine. À court et long terme, des interventions de protection de la population et de prévention seront nécessaires afin d’atténuer les conséquences sociales, économiques et environnementales de ces bouleversements climatiques.

Références

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Les effets des changements climatiques sur la santé

Les effets des changements climatiques sur la santé

Le 11 mai dernier, l’Observatoire de Mauna Loa à Hawaii enregistrait des niveaux de dioxyde de carbone (CO2) atteignant 415 parties par million (ppm), une concentration atmosphérique presque deux fois plus élevée que celle présente avant le début de l’ère industrielle (280 ppm). Cette concentration record, jamais atteinte au cours des trois derniers millions d’années, est une conséquence directe de la croissance continue des émissions de COprovenant de la combustion des énergies fossiles ainsi que de l’utilisation des terres (déforestation, changement d’affectation des sols). Pourtant, et en dépit des cris d’alarme lancés depuis plusieurs années par les spécialistes du climat, les émissions globales de COne cessent d’augmenter, de sorte que si la tendance actuelle se maintient, les modèles prévoient que la concentration de COatmosphérique pourrait atteindre 550 ppm en 2050 et près de 940 ppm à la fin du siècle

Le COest le principal gaz à effet de serre et la hausse de sa concentration est corrélée avec une augmentation de la température moyenne de surface de la planète. Comparativement à la période précédant le début de l’ère industrielle (donc avant la montée en flèche des émissions de COd’origine humaine), la température moyenne globale du globe a augmenté d’environ 1°C, la majorité de cette hausse (0,8°C) s’étant produite à partir des années 1970 (Figure 1). À l’heure actuelle, on estime que la température globale moyenne augmente à un rythme de 0,2 °C par décennie, conséquence de l’accumulation de COproduit par les émissions polluantes actuelles et passées (jusqu’à 20 % du COpersiste dans l’atmosphère pendant plus de 1000 ans).  Il semble donc que le réchauffement pourrait atteindre 3,2 °C en 2100, et ce même si les signataires de l’accord de Paris respectaient leurs engagements de réductions des émissions polluantes. L’objectif initial de l’accord de Paris de limiter la hausse de température du globe en deçà de 2 °C semble donc inatteignable.

Figure 1. Évolution des températures globales moyennes de surface de l’ère préindustrielle à nos jours. Les anomalies indiquées représentent les écarts de températures en °C par rapport aux normales calculées pour la période 1951-1980.

L’incapacité à atteindre cet objectif du « 2 degrés maximum » est réellement inquiétante, car cette cible représentait un compromis politique visant à limiter les dégâts causés par le changement climatique, non pas à les prévenir. Les nombreuses modélisations faites par les climatologistes montrent en effet que chaque degré supplémentaire augmente le risque, la fréquence et l’ampleur des conséquences directes du réchauffement, que ce soit en termes d’événements climatiques extrêmes (sécheresses, vagues de chaleur, ouragans, montée du niveau des mers) que de ses impacts directs sur la vie terrestre (extinction d’espèces, chute des rendements agricoles, hausse des maladies infectieuses, etc.).  Selon les travaux récents du Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), la limite du réchauffement devrait plutôt se situer aux environs de 1,5°C pour espérer éviter les principales conséquences des changements climatiques. Avec une hausse qui atteint déjà 1°C et possiblement 3°C d’ici la fin de ce siècle, nous sommes donc sur une trajectoire qui va bien au-delà de ce « seuil de sécurité »  et il semble inévitable que nous serons confrontés, à court et à moyen terme, aux conséquences potentiellement dangereuses du réchauffement climatique.

Impacts sur la santé

Les analyses récentes (ici et ici, par exemple) montrent clairement que les effets du changement climatique sur la santé commencent déjà à se faire sentir. La figure 2 résume les principaux dommages causés par le réchauffement : maladies, blessures et morts causées par des événements météorologiques extrêmes (inondations, vagues de chaleur, etc.), maladies respiratoires et cardiovasculaires associées à l’augmentation de la pollution atmosphérique, hausse des intoxications causées par la détérioration de la qualité de l’eau et de certaines denrées, malnutrition due à la diminution des rendements agricoles, augmentation des maladies transmissibles par des insectes et problèmes de santé mentale causés ou aggravés par des changements sociétaux dus aux variations du climat (migrations, conflits) (Figure 2).  Selon les estimations de l’Organisation mondiale de la Santé, ces phénomènes causés par les changements climatiques pourraient être responsables d’environ 250 000 morts additionnelles par année entre 2030 et 2050.

 

Figure 2. Principales conséquences des changements climatiques sur la santé.  Adapté de Haines et Ebi (2019).

Événements météorologiques extrêmes. La hausse des émissions de gaz à effet de serre ajoute de l’énergie au climat, ce qui augmente la fréquence, l’intensité et la durée d’événements extrêmes comme les vagues de chaleur, les sécheresses et les inondations. Selon le Centre for Research on the Epidemiology of Disasters, le nombre de désastres causés par les tempêtes et les inondations a augmenté chaque année de 7,4 % au cours des dernières décennies. En 2017, un total de 712 événements météorologiques extrêmes ont été répertoriés, générant des coûts estimés à 326 milliards de dollars US, soit près du triple des pertes enregistrées en 2016. Près de la moitié de la population du globe vit à moins de 60 km de la mer et on estime le nombre de personnes à risque d’inondation pourrait passer de 75 millions actuellement à 200 millions en 2080 si la hausse du niveau de la mer de 40 cm prévue par les modèles actuels se concrétise. Il faut toutefois noter que cette hausse pourrait être beaucoup plus importante et atteindre plusieurs mètres si la calotte glaciaire de l’Antarctique est déstabilisée et/ou que celle du Groenland disparait suite au réchauffement.

Chaleurs extrêmes. Plusieurs études ont rapporté une hausse de la mortalité associée à des épisodes de chaleurs extrêmes, les mieux documentés étant ceux qui ont touché les grandes agglomérations urbaines comme Chicago en 1995 (740 décès), Paris en 2003 (4,867 décès) et Moscou en 2010 (10,860 décès). Les villes sont particulièrement vulnérables aux vagues de chaleur en raison de l’effet « îlot de chaleur » qui génère des températures de 5 à 11 °C plus élevées que les zones rurales avoisinantes.  Si la tendance actuelle se maintient, on prévoit qu’à la fin du siècle, la mortalité causée par les chaleurs extrêmes pourrait augmenter de 3 à 12 % dans le sud des États-Unis et de l’Europe et dans le Sud-est asiatique.

Comme nous l’avons mentionné dans un autre article, la chaleur extrême augmente le risque de mortalité lorsque la température excède les capacités de thermorégulation du corps humain et atteint 40 °C. Dans ces conditions, la redistribution massive du sang vers la surface du corps fait en sorte que les organes internes comme le cœur ne sont pas suffisamment irrigués (ce qu’on appelle une ischémie) et cessent de fonctionner.  Le choc thermique et l’ischémie favorisent également l’infiltration de pathogènes dans le sang et le développement d’une réponse inflammatoire systémique qui endommage les organes (sepsis) et peut également entrainer la désintégration des fibres musculaires (rhabdomyolyse), libérant la myoglobine qui est très toxique pour les reins.  Les personnes âgées sont particulièrement vulnérables aux grandes chaleurs, avec une augmentation significative de la mortalité observée lorsque la température maximale excède de 5 degrés et plus la température normale (Figure 3). Au Centre ÉPIC de l’ICM, une équipe de recherche dirigée par le Dr Daniel Gagnon PhD étudie les répercussions de la chaleur extrême chez les gens agés et chez les patients cardiaques.

Figure 3. Hausse du risque de mortalité chez les personnes âgées de 65 ans et plus causée par les chaleurs excédant les températures normales.  Tiré de l’OMS (2014).

Détérioration de la qualité de l’air.  On estime qu’actuellement les particules fines présentes dans la pollution atmosphérique sont responsables d’environ 9 millions de décès prématurés dans le monde, un nombre auquel s’ajoute 1 million de décès causés par l’ozone de basse altitude (troposphérique).  Les poumons sont évidemment les organes les plus exposés à la pollution atmosphérique et les personnes qui vivent en zones polluées sont plus à risque de développer des maladies pulmonaires.   Ce sont cependant les maladies cardiovasculaires qui représentent la plus grande conséquence de la détérioration de la qualité de l’air, ces maladies étant à elles seules responsables d’environ 80 % de l’ensemble des décès causés par la pollution de l’air ambiant.  Les particules fines et ultrafines inhalées par les poumons atteignent la circulation sanguine où elles causent une réaction inflammatoire et un stress oxydatif qui endommagent la paroi des vaisseaux et augmentent le risque d’événements cardiovasculaires,  en particulier chez les personnes qui sont déjà à risque (maladie coronarienne existante, athérosclérose à un stade avancé).  Il va de soi qu’à défaut d’une réduction importante des émissions polluantes, ces morts prématurées vont augmenter au cours des prochaines années, d’autant plus que certaines conséquences des changements climatiques comme les feux de forêt peuvent augmenter plus de 10 fois les niveaux de pollution atmosphérique.

Impact sur l’approvisionnement en nourriture.  Les températures plus élevées, les variations des cycles de précipitations et les événements météorologiques extrêmes causés par les changements climatiques peuvent grandement affecter la production de nourriture.   Plusieurs pays sont déjà aux prises avec une baisse des rendements agricoles, en particulier en Afrique et dans le Sud-est asiatique, principalement en raison de périodes prolongées de sécheresse. La hausse des températures a également un impact sur la salubrité de la nourriture : en Europe, par exemple, des températures supérieures à la normale sont responsables d’environ 30 % des cas de salmonelloses  et l’incidence d’empoisonnements alimentaires est fortement associée à une hausse des températures dans les 2 à 5 semaines précédentes.

Il faut aussi noter que plusieurs études récentes (ici, ici et ici, par exemple) ont montré que la hausse des concentrations atmosphériques de COest associée à une diminution de la qualité nutritionnelle de certaines cultures importantes comme le riz et le blé, notamment en abaissant les niveaux de protéines, de plusieurs micronutriments (zinc et fer, notamment) ainsi que des vitamines du groupe B.  Selon une analyse récente, si la concentration atmosphérique de COdépasse comme prévu 550 ppm au cours des prochaines décennies, 175 millions de personnes pourraient présenter une déficience en zinc et 122 millions une déficience en protéines (principalement dans le sud-est asiatique, l’Afrique et le Moyen-Orient).

Hausse des maladies zoonotiques à transmission vectorielle. Selon le Intergovernmental Panel on Climate Change, l’augmentation du risque de transmission de maladies infectieuses par des vecteurs comme les moustiques et les tiques est l’une des conséquences les plus probables des changements climatiques. Le réchauffement favorise en effet l’expansion géographique de plusieurs de ces vecteurs, notamment les moustiques Aedes aegypti et Aedes albopictus, responsables de la transmission des arbovirus comme la dengue, le chikungunya, la fièvre jaune et le Zika, les moustiques du genre Culex, responsables de la transmission du virus du Nil, et certaines tiques comme Ixodes scapularis,  l’espèce vectrice de la bactérie Borrelia burgdorferi responsable de la maladie de Lyme.

L’apparition de la maladie de Lyme dans le sud du Canada, incluant le sud du Québec, représente un exemple particulièrement inquiétant des conséquences du réchauffement climatique. Originaire de Nouvelle-Angleterre (la maladie a été décrite pour la première fois dans la ville de Lyme au Connecticut, d’où son nom), la tique responsable de la transmission de cette maladie a commencé à être détectée dans le Sud-est canadien au début des années 2000.  Cette expansion du territoire de la tique I. scapularis vers le nord, à un rythme d’environ 33 à 55 km par année, est fortement corrélée avec une hausse des températures qui permettent maintenant à la tique de compléter son cycle de vie.  En conséquence, l’incidence annuelle de la maladie de Lyme au Canada a grimpé en flèche au cours des dernières années, passant de 40 cas en 2004 à près de 1000 cas en 2016 (Figure 4).

Figure 4. Incidence de la maladie de Lyme au Canada entre 1994 et 2016.  Tiré de Ogden et coll. (2014) et du Gouverment du Canada.

Il est probable que les changements climatiques auront un impact similaire sur le risque d’infection par le virus du Nil et pourraient même favoriser l’émergence de maladies transmises par les vecteurs des arbovirus (Aedes aegypti et Aedes albopictus). Par exemple selon les modèles actuelsAe. albopictus sera présent dans 197 pays d’ici 2080, incluant le Canada, exposant potentiellement ces populations à des maladies infectieuses (la dengue, par exemple) qui étaient jusqu’à exclusivement présentes dans les pays plus chauds.

En somme, il est clair que si rien n’est fait, les effets négatifs des changements climatiques sur la santé humaine vont aller en s’accentuant, en particulier chez les populations qui sont vulnérables au réchauffement en raison de leur localisation géographique (inondations, sécheresse, vagues de chaleur).  Mais même lorsque les catastrophes se produisent ailleurs, elles peuvent néanmoins grandement influencer la vie d’ici, que ce soit en termes économiques (perturbations de la production de biens et de services, baisse des rendements agricoles) ou sociaux (migrations massives, conflits armés).  C’est donc toute l’humanité qui fait face à la crise du climat, et on ne peut que souhaiter que des actions concrètes soient rapidement mises en place réduire les émissions de gaz à effet de serre.

 

Les dangers des coups de chaleur durant une canicule

Les dangers des coups de chaleur durant une canicule

EN BREF

  • Le coup de chaleur est une condition sérieuse et potentiellement mortelle, et définie comme une température corporelle supérieure à 40 °C, accompagnée de signes neurologiques comme la confusion, des convulsions ou la perte de conscience.
  • Cinq mécanismes physiologiques perturbant sept organes vitaux ont été identifiés (cerveau, cœur, intestins, reins, foie, poumons, pancréas).
  • L’exposition de la population mondiale à des vagues de chaleur augmentera considérablement dans l’avenir, que nous réduisions ou non les émissions de gaz à effet de serre.

Les canicules ou vagues de chaleur sont des évènements sporadiques de températures élevées, qui peuvent avoir de lourdes conséquences sur la vie humaine. Plus de 70 000 personnes sont mortes durant la vague de chaleur qui a touché l’Europe en 2003, et 10 860 autres sont mortes durant une canicule qui a sévi en Russie en 2010. Les critères pour définir une canicule varient d’un pays à l’autre. Au Canada, on considère qu’il y a canicule lorsqu’il fait 30 °C ou plus pendant au moins trois jours consécutifs. Il a été estimé que la température moyenne de notre planète augmentera de 1 °C d’ici 2100 si nous réduisons l’émission de gaz à effet de serre (GES) ou de 3,7 °C si nous ne le faisons pas. En 2000, environ 30 % de la population mondiale était exposée à des vagues de chaleur durant au moins 20 jours par année. En 2100, il est prévu que cette proportion augmentera à environ 48 % si nous réduisons drastiquement les émissions de GES et 74 % si nous continuons à augmenter ces émissions de GES.

Lorsqu’il fait très chaud, humide ou les deux à la fois, l’excès de chaleur absorbée par le corps doit être dissipé par la peau et le système respiratoire afin de maintenir la température corporelle à 37 °C : c’est le processus de thermorégulation. L’hypothalamus amorce une réponse cardiovasculaire en dilatant les vaisseaux sanguins afin de redistribuer le sang vers la surface du corps (la peau) où la chaleur peut être dissipée dans l’environnement. La sudation est activée, permettant la dissipation de chaleur par évaporation (600 kcal/heure). Lorsqu’il fait très chaud et humide, l’évaporation de la sueur est considérablement réduite et le corps peine à maintenir une température corporelle adéquate. Le coup de chaleur est une condition sérieuse et potentiellement mortelle, qui est définie comme une température corporelle supérieure à 40 °C, accompagnée de signes neurologiques comme la confusion, des convulsions ou la perte de conscience. Les principaux facteurs de risque pour les coups de chaleur sont indiqués dans le Tableau 1.

Tableau 1. Facteurs de risque pour les coups de chaleur. Traduit de Yeo, 2004.

Facteur de risque
Alcoolisme
Maladie cardiovasculaire
Déshydratation
Âge (moins de 15 ans, plus de 65 ans)
Maladies de la peau (psoriasis, eczéma, brûlures)
Absence de climatisation à la maison
Résider dans un édifice à plusieurs étages
Faible statut socioéconomique
Obésité
Métiers qui demandent un effort prolongé et une exposition environnementale à des températures extrêmes (par exemple, athlètes, militaires, mineurs, ouvriers de l’acier, pompiers, ouvriers d’usine, secouristes)
Médicaments/drogues :
· Altération de la thermorégulation (diurétiques, bêtabloquants, anticholinergiques, phénothiazines, alcool, butyrophénones)
· Augmentation de la production de chaleur (benzotropine, trifluopérazine, suppléments contenant de l’éphédra, pilules pour maigrir, amphétamines, cocaïne, ecstasy)
Antécédents de maladie liée à la chaleur
Exposition prolongée au soleil
Porter des vêtements trop chaud

Mécanismes physiologiques

Dans une revue de la littérature sur les causes de la mort lors de vagues de chaleur, 5 mécanismes physiologiques perturbant 7 organes vitaux ont été identifiés (cerveau, cœur, intestins, reins, foie, poumons, pancréas). Les auteurs ont identifié 27 différentes façons par lesquelles les mécanismes physiologiques activés par la chaleur peuvent mener à la défaillance d’un organe et ultimement à la mort.

1- Ischémie
Lorsque le corps humain est exposé à la chaleur, l’hypothalamus amorce une réponse cardiovasculaire en dilatant les vaisseaux sanguins afin de redistribuer le sang vers la surface du corps (la peau) où la chaleur peut être dissipée dans l’environnement. Ce processus compensatoire peut mener à un approvisionnement insuffisant de sang aux organes internes (l’ischémie) et par conséquent à un manque d’oxygène (l’hypoxie).

2- Toxicité due au choc thermique
La température corporelle élevée provoque un stress contre lequel le corps réagit en produisant des protéines de stress et des radicaux libres qui endommagent les cellules. Ces dommages, combinés à ceux causés par l’ischémie, affectent le fonctionnement de plusieurs organes.

3- Réponse inflammatoire
L’érosion de la muqueuse intestinale permet à des bactéries et des endotoxines d’entrer dans la circulation sanguine, ce qui mène à un sepsis (ou septicémie) et à l’activation d’une réponse inflammatoire systémique. Si l’hyperthermie persiste, la réponse inflammatoire exagérée cause des lésions à différents organes.

4— Coagulation intravasculaire disséminée (CIVD)
L’inflammation systémique et les lésions à l’endothélium vasculaire causées par l’ischémie et le choc thermique peuvent initier ce mécanisme nocif. Les protéines responsables du contrôle de la coagulation deviennent suractivées et cela peut mener à la formation de caillots qui bloquent l’approvisionnement en sang aux organes vitaux. La déplétion en protéines de la coagulation sanguine peut mener ultérieurement à des hémorragies (même en l’absence de blessure) qui peuvent être fatales.

5- Rhabdomyolyse
C’est la dégradation rapide des cellules des muscles squelettiques provoquée par le choc thermique et l’ischémie. Des protéines musculaires telles la myoglobine sont alors relarguées dans la circulation sanguine et sont toxiques pour les reins et peuvent entraîner l’insuffisance rénale.

Le cœur durement touché
Dans le cœur, la combinaison de l’ischémie, de la cytotoxicité due au choc thermique et de l’hypokaliémie (carence en potassium causé par la sudation excessive) peut mener à la dégradation du muscle cardiaque. Cette atteinte au myocarde augmente les risques d’arrêt cardiaque à cause de la perte de myofibrilles et de la réduction de l’efficacité du corps à contrôler le rythme cardiaque et la pression artérielle. Le stress sur le cœur peut être exacerbé par la déshydratation qui épaissit le sang et cause une vasoconstriction, ce qui augmente le risque de thrombose des coronaires et d’accident vasculaire cérébral. Dans le pancréas, l’érosion de la paroi endothéliale permet aux leucocytes d’infiltrer le tissu, exacerbant l’inflammation. Dans le cerveau, la perméabilité de la barrière hématoencéphalique permet aux toxines et aux pathogènes d’entrer, ce qui augmente le risque de dommages neuronaux. Toutes ces réponses physiologiques sont interreliées de telle façon que la défaillance d’un seul organe peut entraîner des effets négatifs sur les autres, initiant un cycle vicieux de détérioration qui conduitsouvent à des dommages permanents, à une longue convalescence, ou à la mort.

Pour prévenir les coups de chaleur (selon Peiris et coll., JAMA, 2014:

  • Programmez les activités à l’extérieur durant les périodes plus fraîches de la journée.
  • Buvez abondamment. Surtout de l’eau, évitez les boissons qui contiennent trop d’alcool ou de sucres, qui peuvent causer de la déshydratation.
  • Portez des vêtements légers et de couleur claire.
  • Acclimatez-vous à un nouvel environnement chaud, sur plusieurs jours si possible.
  • Soyez conscient des effets secondaires des médicaments. Faites attention aux médicaments qui causent la perte de fluides, qui réduisent la sudation ou ralentissent le rythme cardiaque. Parmi les médicaments couramment utilisés, il y a ceux utilisés pour traiter la dépression, l’hypertension, les maladies cardiaques, le rhume et la toux.
  • Ne laissez jamais un enfant ou un adulte handicapé dans une voiture sans surveillance.


Ce qu’il faut faire si l’on suspecte un coup de chaleur
Appelez le 911 si vous constatez ces signes du coup de chaleur : température corporelle de plus de 40 °C ; rythme cardiaque accéléré ; respiration accélérée ; peau chaude et rougie ; nausée ou vomissement ; changement d’état mental (confusion, mal de tête, difficulté à articuler ses mots ; convulsions ou coma).

À faire pendant que vous attendez les secours :

  • Éloignez la personne de la source de chaleur.
  • Enlever des vêtements pour favoriser le rafraîchissement.
  • Mettre la personne sur le côté.
  • Immerger la personne dans de l’eau froide ou appliquer des linges froids ou des blocs réfrigérants (icepack) sur la peau (cou, aisselles et zone pubienne, des régions où il y a de gros vaisseaux sanguins).
  • Continuez à refroidir la personne jusqu’à ce que sa température corporelle atteigne 38,4 °C à 39 °C.
  • Ne donnez pas de liquide à boire à cette personne si son état de conscience est altéré. Si la personne est alerte et demande à boire de l’eau, donnez-lui-en par petites gorgées.
  • Éviter l’aspirine et l’acétaminophène ; ils n’aident pas à refroidir le corps.
Tempêtes de neige et le risque d’infarctus du myocarde

Tempêtes de neige et le risque d’infarctus du myocarde

Il est connu depuis longtemps que pelleter de la neige est une activité qui met à rude épreuve le système cardiovasculaire. C’est une activité unique en ce qu’elle implique des éléments statiques et dynamiques, des mouvements en aérobie et en résistance, qui sollicitent de façon disproportionnée les muscles des bras plutôt que ceux des jambes, causant l’augmentation de la fréquence cardiaque (plus de 75 % de la fréquence cardiaque maximale), de la pression artérielle et de la demande en oxygène pour alimenter les muscles. Ces effets sont exacerbés par l’exposition à des températures froides qui causent la vasoconstriction, l’augmentation de la pression artérielle et qui ensemble peuvent favoriser l’infarctus du myocarde, la rupture de plaque et la thrombose de l’artère coronaire et des arythmies cardiaques.

Une étude réalisée par Dre Nathalie Auger et coll., parue en 2017 dans le Canadian Medical Association Journal, a évalué l’association entre la quantité et la durée des chutes de neige et le risque d’infarctus du myocarde. Les données examinées, provenant de deux bases de données distinctes, contenaient des informations sur 128 073 hospitalisations et 68 155 décès des suites d’un infarctus du myocarde (IM) dans la province de Québec entre 1981 et 2014. Les informations météorologiques détaillées pour chacune des régions étudiées provenaient d’Environnement Canada. Le principal résultat de cette étude est que le risque d’IM augmente significativement au lendemain d’une chute de neige pour les hommes, mais pas pour les femmes. Pour les hommes, une chute de neige importante (20 cm comparés à 0 cm) était associée à un risque relatif accru de 16 % d’être hospitalisé pour un IM et de 34 % de mourir des suites d’un IM, le lendemain de la tempête. La durée des chutes de neige, jusqu’à 2 ou 3 jours consécutifs, a aussi été associée à un risque accru d’être admis à l’hôpital pour un IM pour les hommes. Ces derniers sont possiblement plus enclins à déneiger que les femmes, particulièrement après des chutes de neige importantes. L’augmentation du risque était indépendante de l’âge, d’une comorbidité cardiovasculaire ou des facteurs de risque cardiovasculaire. Ce dernier résultat est plutôt surprenant puisqu’on aurait raisonnablement pu s’attendre à ce que le risque augmente avec l’âge et la présence d’antécédents ou de facteurs de risque de maladies cardiovasculaires.   L’étude n’établit pas de lien de cause à effet entre pelleter de la neige et l’infarctus et d’autres causes sont possibles tels des traumas (accidents, fracture de la hanche causée par une chute) où l’IM est une complication plutôt que la cause primaire d’hospitalisation. Les auteurs sont néanmoins d’avis que le pelletage de la neige le jour suivant une chute de neige importante est la cause principale la plus plausible du nombre plus élevé d’hospitalisations pour cause d’infarctus.

D’autres études ont suggéré la possibilité que les chutes de neige soient associées à un risque accru d’IM, mais les résultats des études épidémiologiques antérieures à celle d’Auger et coll. (2017) sur l’association entre les chutes de neige et l’incidence d’IM étaient moins consistants. Une association entre les chutes de neige et l’incidence d’IM a été apportée en Suisse et dans le nord des États-Unis. Par contre, des études suédoise, canadienne et américaine n’ont pas trouvé d’association entre les chutes de neige et l’incidence d’IM, mais il se pourrait que ces études n’aient pas été suffisamment puissantes statistiquement, ce qui n’est pas le cas de la récente étude québécoise qui incluait un très grand nombre de données.

Les changements climatiques et l’augmentation prévue de la fréquence et l’intensité des tempêtes de neige soulèvent la possibilité d’une incidence plus élevée d’infarctus du myocarde dans l’avenir. Dans l’ensemble, les études appellent à la prudence en ce qui concerne le déneigement après des chutes de neige importantes, particulièrement pour les hommes sédentaires. Les personnes en mauvaise santé devraient s’abstenir de pelleter de la neige.