Impact de la pollution de l’air ambiant sur la mortalité en France métropolitaine : réduction en lien avec le confinement du printemps 2020 et impact
à long terme pour la période 2016-2019

// Impact of air pollution on mortality in metropolitan France: Reduction related to the spring 2020 lockdown and long-term impact for 2016-2019

Introduction

Afin d’endiguer la propagation du SARS-CoV-2, les autorités françaises ont pris des mesures de confinement totalement inédites au printemps 2020, conduisant à un ralentissement massif des activités économiques et sociales en France. Ces mesures ont eu pour conséquences indirectes des réductions locales et ponctuelles de certains facteurs de risques environnementaux, comme par exemple le bruit en ville, ou les concentrations de certains polluants dans l’air ^1,2,3. Les études analysant la qualité de l’air en France au printemps 2020 ^{(1), (2), (3)} suggèrent notamment des diminutions marquées des concentrations moyennes quotidiennes de NO₂ et plus modérées pour les particules fines (PM₁₀ et PM_2,5).

Cette étude présente une estimation des impacts sur la santé attribuables à la baisse des niveaux de pollution en lien avec les mesures de confinement adoptées en France métropolitaine au printemps 2020.

Pour mettre en perspective ces résultats, et afin d’actualiser les estimations publiées en 2016 ⁴, une évaluation du fardeau que représente à long terme la pollution de l’air ambiant sur la mortalité annuelle en France métropolitaine pour la période 2016-2019 a également été réalisée.

Méthode

Trois évaluations quantitatives d’impact sur la santé (EQIS) ont été réalisées en s’appuyant sur les recommandations du guide EQIS de la pollution de l’air ambiant (EQIS-PA) de Santé publique France, publié en 2019 ⁵. Elles ont estimé les impacts sur la mortalité de l’exposition aux particules (PM) et au NO₂, à partir de scénarios permettant de calculer : les bénéfices à court et plus long terme des baisses observées en lien avec le confinement, et les impacts à long terme de l’exposition chronique sur la période 2016-2019.

La méthode est résumée ci-après, et présentée en détail dans le rapport d’étude ^5,6. Les principaux éléments utilisés dans chaque EQIS sont résumés dans le tableau 1.

Zone et périodes d’étude

Les analyses ont été réalisées à l’échelle communale. Pour étudier les effets à court terme (survenant dans les quelques jours suivant l’exposition) du confinement, plusieurs périodes correspondant à la mise en place des mesures de confinement ont été examinées : le confinement strict (du 16 mars au 11 mai 2020) et le déconfinement progressif (du 11 mai au 22 juin 2020). Pour les effets à plus long terme (survenant plusieurs mois après l’exposition), une période d’un an a été prise en compte, de juillet 2019 à juin 2020. Enfin, pour l’impact à long terme, quatre années pendant lesquelles il n’y a pas eu d’évènement sanitaire ou environnemental majeur, comme celui de la canicule de 2003 par exemple, ont été sélectionnées (tableau 1).

Choix des relations concentration-risque

Les EQIS ont considéré des relations log-linéaires entre l’exposition aux polluants et la mortalité, caractérisées par des relations concentration-risque ou risques relatifs (RR). Ces RR, et leurs intervalles de confiance à 95% (IC95%), ont été choisis dans la littérature en privilégiant, lorsque cela a été possible, les études issues de méta-analyses et valorisant des données françaises (tableau 1). Elles sont conformes aux recommandations des guides EQIS-PA ⁵.

Nous avons sélectionné des polluants liés à des sources sur lesquelles il est facilement possible d’agir, à savoir les particules (liées au trafic, à l’industrie, au chauffage résidentiel et aux épandages agricoles au printemps) et le NO₂ (principalement lié au trafic routier).

Indicateurs de santé

Les données journalières de mortalité non accidentelle tous âges pour l’impact à court terme, et les données de mortalité totale annuelle toutes causes chez les 30 ans et plus ont été obtenues à l’échelle communale auprès du Centre d’épidémiologie sur les causes médicales de décès (CépiDc-Inserm) pour les années les plus récentes disponibles (2014-2016) (tableau 1).

Évaluation de l’exposition

Les concentrations des polluants dans l’air ont été modélisées par l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (Ineris) en utilisant une adaptation des émissions nationales pendant les périodes de confinement réalisée par le Centre interprofessionnel technique d’études la pollution atmosphérique (Citepa) sur la base des estimations du Service Copernicus de surveillance de l’atmosphère ¹⁰. Cette modélisation a été réalisée sur une grille utilisant des mailles de 4 km x 4 km couvrant la France à l’aide du modèle de chimie-transport CHIMERE ^6,11. Cette résolution est suffisante pour caractériser les concentrations de fond des principaux centres urbains. En effet, la méthodologie utilisée pour produire des concentrations simulées (combinaison du modèle et des concentrations observées à une résolution de 4 km) a été évaluée sur la période 2000-2015 par comparaison avec les données de mesures in situ. Comme les informations des stations de mesure sont utilisées pour produire les concentrations, une méthode de validation croisée est utilisée. Les scores ruraux et urbains sont calculés séparément. De très bons scores sont obtenus sur les stations urbaines pour les NO₂, PM₁₀, PM_2,5 et O₃ avec une corrélation de Pearson supérieure à 0,77 et des biais moyens qui ne dépassent pas 5% des concentrations. Ces scores montrent la capacité de la méthode à produire des données représentatives des concentrations de fond urbaines ¹².

Enfin, les concentrations modélisées sont combinées aux observations de terrain pour limiter les biais systématiques du modèle, donc les incertitudes.

L’estimation des expositions journalières et annuelles à la commune a été réalisée à partir des concentrations modélisées moyennes pondérées par la population.

Un premier jeu de simulation a permis d’estimer la baisse des concentrations journalières de NO₂, PM₁₀ et PM_2,5 attribuables aux mesures de confinement, tenant compte des impacts de ces mesures sur les émissions de polluants de l’air ¹⁰. Les impacts sont calculés à partir de la différence entre l’exposition effective de la population pendant les périodes de confinement strict et de déconfinement progressif, et l’exposition qui aurait été observée en l’absence de ces mesures de confinement. L’impact à court terme a été étudié sur les PM₁₀ et le NO₂, l’impact à long terme sur les PM_2,5 et le NO₂.

Un second jeu de simulation a permis d’estimer les concentrations annuelles moyennes de NO₂ et PM_2,5 sur la période 2016-2019. Là encore, les modélisations CHIMERE ont été corrigées sur la base d’observations de terrain remontées par les AASQA (Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air) par une méthode géostatistique d’interpolation spatiales des données (krigeage) développée par le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air) ^13,14.

Seuils de référence retenus pour estimer l’impact à long terme de la pollution de l’air ambiant en France métropolitaine

L’impact à long terme de la pollution de l’air ambiant en France est estimé par rapport à des valeurs de référence correspondant à une situation sans source anthropique de polluants. En l’absence de modèle permettant d’estimer ces valeurs, nous avons retenu les valeurs de référence de 5 µg/m³ pour les PM_2,5, et de 10 µg/m³ pour le NO₂. Concernant les PM_2,5, il s’agit d’une valeur très proche de celle utilisée dans l’EQIS précédemment réalisée par Santé publique France ⁴, qui avait retenu une référence de 4,9 µg/m³. Pour le NO₂, cette valeur correspond au niveau choisi pour l’analyse de sensibilité réalisée par l’Agence européenne de l’environnement (AEE), sur la base de la publication de Raaschou-Nielsen et coll. ¹⁵. Le niveau d’exposition considéré dans l’EQIS correspond à la différence entre l’exposition moyenne annuelle estimée sur la période 2016-2019 et le seuil retenu (cette différence étant nulle si la concentration est déjà inférieure au seuil).

Analyses de sensibilité

Deux sources d’incertitude et de variabilité de l’EQIS, qui font l’objet de débats dans la communauté scientifique, ont été considérées ici :

Résultats

Pour les calculs de l’EQIS, ont été utilisés sur la période 2014-2016 : 1/ le nombre moyen quotidien de décès, toutes causes non accidentelles, qui est de 1 453 ; et 2/ le nombre moyen annuel de décès toutes causes de personnes âgées de 30 ans et plus qui est de 561 953.

Impacts de la pollution de l’air ambiant sur la mortalité en lien avec le confinement du printemps 2020

Impact à court terme

En moyenne, sur la période du confinement strict (du 16 mars au 11 mai 2020) et selon les communes, la différence entre le niveau estimé en PM₁₀ et sa référence estimée sans confinement variait entre -8,6 et -0,1 µg/m³ et entre -30,8 et -0,3 µg/m³ pour le NO₂, avec des pourcentages de réduction moyens respectifs de 12,5% et 44,7% (tableau 2). Sur cette période, les baisses de NO₂ ont permis d’éviter 243 [130 ; 357] décès et les baisses de PM₁₀, 61 [26 ; 97] décès (soit respectivement 0,3% et 0,08% de la mortalité totale annuelle), dont environ la moitié se concentrait dans les communes appartenant à une unité urbaine de plus de 100 000 habitants.

La période de déconfinement progressif (du 11 mai au 22 juin 2020) était caractérisée par une baisse des concentrations en polluants moins importante que durant le confinement strict, avec un gradient d’exposition positif entre les communes identifiées comme « rurales » et celles identifiées comme « urbaines » toujours plus marqué pour le NO₂ que pour les PM₁₀ (tableau 2). Pour cette période, 39 [16 ; 61] décès ont été évités grâce aux baisses de concentrations en NO₂ et 8 [1 ; 14] décès grâce aux baisses de concentrations en PM₁₀, représentant respectivement 0,1% et 0,01% de la mortalité totale annuelle.

Impact à plus long terme

En moyenne pour la période allant du 1^er juillet 2019 au 30 juin 2020, la différence entre les concentrations annuelles sans confinement et celles avec confinement pour les PM_2,5 en France métropolitaine variait, selon les communes, entre -0,9 et 0,01 µg/m³ et entre -7,0 et -0,04 µg/m³ pour le NO₂, avec des pourcentages de réduction moyens respectifs de 2,4% et 7,8% (tableau 2). Un gradient d’exposition positif allant des zones rurales aux zones urbaines de plus de 100 000 habitants et plus marqué pour le NO₂ que pour les PM_2,5 était également observé.

Ces baisses correspondent à une diminution de la mortalité attribuable aux PM_2,5 de 2 274 [793 ; 3 636] décès et de 893 [313 ; 1 427] décès pour le NO₂, représentant respectivement 0,4% et 0,2% de la mortalité totale annuelle (figure 1). Environ la moitié de cette baisse de mortalité se concentre dans les communes appartenant à une unité urbaine de plus de 100 000 habitants.

Impact à long terme sur la mortalité de la pollution de l’air ambiant entre 2016 et 2019 (hors contexte des mesures prises pour limiter la propagation de la Covid-19)

Pour la période du 1^er janvier 2016 au 31 décembre 2019, selon les communes, les moyennes annuelles de PM_2,5 variaient de 6,6 à 14,4 µg/m³, et de 7,4 à 34,3 µg/m³ pour le NO₂. Les concentrations moyennes étaient plus faibles dans les communes rurales que dans les communes plus urbanisées, avec un gradient moins marqué pour les PM_2,5 que pour le NO₂.

En considérant le même RR (1,15 [1,05 ; 1,25]) et seuil (de 5 µg/m³) que ceux utilisés pour l’étude réalisée en 2016 pour les PM_2,5, ainsi qu’un seuil de 10 µg/m³ pour le NO₂, comme référence pour une pollution d’origine anthropique, 39 541 [14 160 ; 61 690] décès seraient évitables chaque année pour une baisse de l’exposition de la population aux PM_2,5, et 6 790 [2 400 ; 10 763] décès pour une baisse de l’exposition de la population au NO₂, représentant respectivement 7% et 1% de la mortalité totale annuelle. Ceci représenterait en moyenne 7,6 mois d’espérance de vie gagnés en raison d’une baisse de l’exposition aux PM_2,5, et 1,6 mois en raison d’une baisse de l’exposition au NO₂, pour les personnes âgées de 30 ans et plus. Une part importante de cet impact en termes de mortalité et de nombre d’années de vie gagnées se concentre dans les communes appartenant à une unité urbaine de plus de 100 000 habitants (43% pour les PM_2,5 et 52% pour le NO₂ pour la mortalité ; 58% pour les PM_2,5 et 64% pour le NO₂ pour le nombre d’années de vie gagnées) (figures 2 et 3).

Discussion

Au total, les bénéfices sanitaires liés à l’amélioration de la qualité de l’air ambiant durant le confinement du printemps 2020 peuvent être estimés à environ 2 300 décès évités en lien avec une diminution de l’exposition de la population française aux PM, et 1 200 au NO₂, majoritairement dus à des effets à plus long terme (diminution de la contribution de la pollution au développement de pathologies conduisant au décès), et dans une moindre mesure à des effets à court terme (décompensation de pathologies préexistantes). Il s’agit d’un ordre de grandeur, en soulignant que les effets du NO₂ et des PM ne peuvent être sommés intégralement, une partie des décès pouvant être attribuée à l’exposition conjointe à ces deux indicateurs de pollution.

Pour mettre en perspective ces estimations liées aux baisses de concentrations du printemps 2020, l’impact à long terme de la pollution de l’air ambiant sur la période 2016-2019 a été estimé à près de 40 000 décès par an en lien avec une exposition de la population aux PM_2,5, et à près de 7 000 décès par an pour le NO₂.

Ces résultats représentent un ordre de grandeur des impacts sanitaires de la pollution de l’air ambiant. Ils sont associés à plusieurs sources d’incertitudes (cartographie de la pollution, hypothèses concernant l’influence du confinement sur les émissions, choix des risques relatifs…). Par ailleurs, ne considérant que deux indicateurs de pollution, et uniquement la mortalité, ils représentent une estimation a minima des effets de la pollution sur la santé.

Impacts des baisses de pollution de l’air ambiant sur la mortalité en lien avec le confinement du printemps 2020

Résultats d’EQIS au niveau international

Dans l’ensemble, notre étude est cohérente avec les résultats publiés à l’international, notamment à Séoul ¹⁹, en Chine ^20,21, en Europe ²², en Californie ²³ et en Italie ²⁴, concernant l’effet des mesures de confinement sur les baisses des concentrations en polluants de l’air ambiant et du nombre de décès attribuables qui en découle, mais les hypothèses de calcul diffèrent ce qui limite les possibilités de comparaison.

Incertitudes liées aux indicateurs sanitaires

Pour cette étude, les données de mortalité les plus récentes disponibles ont été utilisées, soit celles sur la période 2014-2016. Ce délai de mise à disposition des données est dû au temps nécessaire au CépiDC (service assurant les procédures de codage et de validation) au traitement des données afin de garantir l’exhaustivité et la qualité des données. Certains changements dans la démographie ou l’état de santé ont pu avoir lieu entre 2014 et 2019. Cependant, les données préliminaires montrent que, durant cette période en France, la population a peu varié (de 64 à 65 millions de personnes ⁽⁴⁾) de même que la mortalité (légère augmentation de 0,07% ⁽⁵⁾).

Incertitudes liées à la modélisation de l’exposition

L’évaluation de l’exposition à la pollution de l’air ambiant repose ici sur des modèles de qualité de l’air pour lesquels les incertitudes peuvent être rattachées soit aux données d’entrée (variabilité des données météorologiques, émissions de polluants…), soit au modèle en lui-même (capacité à bien reproduire les mécanismes physico-chimiques à l’œuvre dans l’atmosphère, résolution spatiale…). Ces incertitudes sont détaillées dans le rapport ⁶.

Facteurs exceptionnels liés au confinement

La situation exceptionnelle créée par le confinement s’est traduite par une modification des conditions d’exposition de la population à la pollution extérieure, avec notamment une réduction de la mobilité, plus de temps passé dans les environnements intérieurs dont la qualité de l’air a pu se détériorer ^23,25, dans certains cas une réduction de l’exposition au bruit ² et de la mortalité routière ⁽⁶⁾, des changements d’habitudes de vie et de comportements (réduction de l’activité physique, modification des habitudes alimentaires, augmentation de la consommation d’alcool et autres substances psychoactives… ⁽⁷⁾), une détérioration de la santé mentale ^(8) 26, une baisse ou report du recours aux soins (avec un risque d’aggravation de certaines pathologies) ⁽⁹⁾. Notre analyse n’a pas permis de quantifier l’influence de ces facteurs exceptionnels, néanmoins ils sont examinés qualitativement dans le rapport d’étude ⁶.

Impact à long terme de la pollution de l’air ambiant sur la mortalité entre 2016 et 2019

Incertitudes et variabilité liées aux choix du seuil de référence et des risques relatifs

Les analyses de sensibilité combinant différents seuils de référence de pollution anthropique et RR montrent l’influence du choix de ces seuils et des RR dans les résultats d’une EQIS ⁶.

Pour les PM_2,5, l’application d’un RR de 1,07 [1,03 ; 1,11] ¹⁶ au lieu de 1,15 [1,06 ; 1,25] ⁴, pour un seuil à 5 µg/m³, conduit à des estimations deux fois plus faibles (respectivement, 19 532 [8 625 ; 29 819] contre 39 541 [14 160 ; 61 690]). Pour le NO₂, l’application d’un RR de 1,02 [1,01 ; 1,04] ¹⁷ au lieu de 1,023 [1,008 ; 1,037] ⁹, pour un seuil à 10 µg/m³, conduit naturellement à des estimations similaires (respectivement, 5 923 [2 993 ; 11 600] contre 6 790 [2 400 ; 10 763]).

Plus le seuil de référence utilisé est faible, plus l’estimation de l’impact associé est importante. En prenant un seuil à 0 µg/m³ et un RR à 1,06 [1,04 ; 1,08] pour les PM_2,5, équivalent à ceux utilisés par l’AEE, les estimations sont très comparables (33 100 pour l’AEE vs 32 436 pour notre analyse) ¹⁸.

Mise en perspective par rapport à l’estimation de l’impact à long terme de la pollution de l’air ambiant sur la mortalité pour la période 2007-2008

Les 40 000 décès estimés pour l’impact à long terme de la pollution de l’air ambiant sur la mortalité sur la période 2016-2019 peuvent être considérés en regard des 48 000 décès par an attribuables à une exposition aux PM_2,5 pour la période 2007-2008 et publiés en 2016 avec des scénarios et RR identiques ⁴. La réduction d’impact sur la santé de la pollution pourrait s’expliquer en partie par la baisse notable des concentrations des polluants atmosphériques ces dernières années ²⁷. Toutefois, les deux modèles d’estimation de l’exposition utilisés sont différents. L’analyse comparative entre eux indique que les estimations de concentrations moyennes pour les PM_2,5 sont du même ordre de grandeur dans les zones urbaines, soulignant ainsi la cohérence et la robustesse de l’estimation de l’exposition dans ces zones. À l’inverse, les différences entre les estimations pour ce même indicateur d’exposition étant plus importantes dans les zones rurales, l’incertitude y est donc plus importante ⁶.

Conclusion

Ces résultats constituent une nouvelle illustration confirmant que, dans un contexte inédit, qui n’est certainement pas réaliste ni souhaitable pour améliorer la qualité de l’air à long terme, les mesures d’actions publiques apparaissent comme un levier efficace pour réduire les niveaux de pollution. Certains enseignements peuvent déjà être capitalisés en termes de mesures d’actions publiques ou de changements comportementaux (télétravail, report modal…) qui vraisemblablement sont appelés à se pérenniser au sein de la société française.

Par ailleurs, dans une mise en perspective plus large et de long terme, cette étude rappelle et souligne que, si la mortalité en lien avec la pollution de l’air ambiant présente une tendance à la baisse, l’impact à long terme de la pollution de l’air sur la santé demeure un facteur de risque conséquent et toujours d’actualité en France. Ainsi, les efforts de réduction de la pollution de l’air ambiant doivent être poursuivis durablement sur toutes les sources de pollution avec une transition adaptée, mais néanmoins ambitieuse.

Enfin, les restrictions d’activité imposées pour limiter la propagation de la Covid-19 ont eu d’autres conséquences sur la santé de la population, aussi bien positives (réduction du bruit, des accidents de la route, etc.) que négatives (santé mentale, baisse ou retard au dépistage et à l’accès aux soins, diminution de l’activité physique, augmentation de la sédentarité, etc.). Ces facteurs mettent en évidence la nécessité de prendre en compte de manière transversale les indicateurs de santé en considérant les impacts plurifactoriels des interventions, notamment d’adhésion de la population, d’impacts sur les comportements et la santé mentale et, plus largement, d’impact sur le changement climatique.

Remerciements

Nous remercions Atmo Grand Est (Emmanuel Rivière, Florent Vasbien) et AtmoFrance (Charlotte Lepitre) pour leur contribution aux données environnementales fournies, au protocole et à la relecture de cet article, et le Centre d’épidémiologie sur les causes médicales de décès (CépiDc-Inserm) pour les données de mortalité fournies. Nous remercions également Sylvie Cassadou (CREA-ORS Occitanie), Aymeric Ung (DMNTT, Santé publique France) et Guillaume Boulanger (DSET, Santé publique France) pour leur relecture attentive et leurs suggestions.

Liens d’intérêt

Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêt au regard du contenu de l’article.

Références

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