Nous avons tous tendance à chercher une explication aux différentes situations qui nous affectent dans la vie quotidienne. Il existe d’ailleurs plusieurs croyances populaires pour le démontrer. Par exemple, l’idée que s’exposer à l’air froid puisse donner le rhume ou encore l’idée que manger des aliments sucrés empêche les enfants de bien dormir la nuit. Ces liens de cause à effet proviennent d’analyses subjectives influencées par plusieurs biais cognitifs. Il est intéressant de dresser un parallèle entre ces croyances populaires et l’établissement d’une hypothèse recherche.
Dans une étude scientifique, les chercheurs ont également comme objectif de déterminer un lien entre un phénomène et sa cause mais là où les croyances populaires imposent leurs conclusions sans rechercher les faits, la démarche scientifique impose de poser d’abord une question. Est-il possible que le fait de prendre froid peut causer le rhume? Est-ce que fumer la cigarette peut causer le cancer du poumon? Quels sont les facteurs pouvant mener au développement des maladies du cœur et des vaisseaux sanguins?
Les études épidémiologiques
Une fois que la question ou l’hypothèse est posée, les chercheurs regroupent un ou des groupes d’individus et procèdent à l’activité principale derrière toutes études épidémiologiques : observer sans intervenir. Une étude épidémiologique peut être construite selon trois schémas différents en fonction de l’hypothèse posée.
L’étude de cohorte
Les études de cohorte sont parmi les méthodes les plus précieuses dans le monde de la recherche médicale et épidémiologique. Elles permettent d'observer et de suivre un groupe de personnes, souvent sur une longue période de temps, afin d'analyser les facteurs de risque et les associations entre différentes expositions et la survenue de maladies.
Une étude de cohorte est un type de recherche observationnelle dans lequel un groupe de personnes est suivi dans le temps pour observer l'impact d'une exposition ou d'une caractéristique particulière sur la santé. Dans ce type d'étude, les chercheurs n'interviennent pas directement, ils se contentent d’observer la vie réelle et de récolter des données.
Les étapes clés dans la construction d'une étude de cohorte sont
La sélection de la cohorte : Il est essentiel de choisir un groupe d'individus représentatifs de la population cible porteuse du problème que l'on souhaite étudier. La cohorte peut être constituée de personnes en bonne santé ou d'un mélange de personnes avec et sans exposition à un facteur de risque spécifique.
La classification selon l'exposition : Une fois la cohorte définie, les participants sont classés selon leur exposition à un facteur spécifique (comme le tabagisme, l'alimentation, l'exposition à un environnement particulier, la prise ou non d’un médicament etc.). Par exemple, imaginez que l'on souhaite étudier l'impact de la consommation de tabac sur la santé cardiovasculaire. Dans une étude de cohorte, les chercheurs sélectionnent un groupe de participants, qu'ils divisent ensuite en sous-groupes en fonction de leur consommation de tabac : fumeurs, anciens fumeurs et non-fumeurs.
Observation sur une période définie : La cohorte est suivie pendant une période définie (des années, voire des décennies) afin de voir comment l'exposition affecte les résultats de santé. Pour revenir à notre exemple d’une étude sur l'impact de la consommation de tabac sur la santé, suivant l’étape de classification, les chercheurs suivront ensuite les sous-groupes formés pendant plusieurs années pour observer l'apparition de maladies cardiovasculaires.
Analyse des résultats : Les données collectées sont ensuite analysées mathématiquement pour identifier les associations entre l'exposition et l'apparition de certains résultats de santé, comme une maladie ou un décès.
Les études de cohorte visent à répondre à des questions exploratoires. Quels sont les facteurs de risque associés à une maladie donnée ? Quelle est la probabilité de développer une maladie en fonction de l'exposition à un facteur de risque ? Quelles associations statistiques peut-on trouver entre un comportement (comme le sport, le régime alimentaire) et des issues de santé ?
Les avantages d'une étude de cohorte
Efficacité pour établir des associations temporelles : Comme les participants sont suivis dans le temps, il est possible de savoir si l'exposition précède bien l'apparition de la maladie, ce qui est essentiel pour établir une relation causale.
Étude de plusieurs effets pour une même exposition : Une seule étude de cohorte permet d'étudier différentes maladies ou conditions résultant d'une même exposition (par exemple, étudier les effets du tabac sur le cancer, les maladies cardiovasculaires et la santé respiratoire).
Désavantages des études de cohorte
Il est long et coûteux de suivre une cohorte pendant de longues périodes de temps. Certaines études peuvent durer des décennies.
Avec le temps, certains participants peuvent abandonner l'étude ou ne plus être disponibles pour le suivi. Des ajustements dans l’analyse des résultats est alors possible afin d’en tenir compte.
Il est impossible de contrôler toutes les variables qui pourraient affecter les résultats. Par exemple, les changements de mode de vie ou d'exposition en cours d'étude peuvent fausser les conclusions. C’est en partie pourquoi ce type d’étude fournit uniquement des corrélations, c'est-à-dire qu'une possibilité de lien de cause à effet.
La Framingham Heart Study
Un exemple classique de ce type d’étude est la “Framingham heart study”. (1) Cette étude de cohorte a débuté en 1948 et est toujours en cours aujourd’hui. À l'origine, elle regroupait 5 209 hommes et femmes ayant comme caractéristiques communes d’être âgé de 30 à 62 ans et n’avoir jamais souffert d’un infarctus ou d’un accident vasculaire cérébral. L’hypothèse de base était de découvrir comment les habitudes de vie influencent la santé cardiovasculaire. Pendant de nombreuses années, l'athérosclérose et les maladies qui y sont liées étaient considérées comme des conséquences inévitables du processus de vieillissement. L’étude a révélé que des facteurs tels que l’alimentation, l’inactivité physique et le tabagisme sont associés au développement des maladies cardiovasculaires. Cette étude de cohorte est à l'origine d'un outil utilisé fréquemment pour évaluer le risque de maladie cardiovasculaire sur 10 ans. Cette variable sert de guide dans la prise de décision d'amorcer ou non un traitement afin de réduire le niveau de cholestérol sanguin et ainsi réduire le risque d'événement de santé majeur tel qu'une crise cardiaque.
The mortality of doctors in relation to their smoking habits
Un autre exemple est l'étude de cohorte menée par les chercheurs britanniques Richard Doll et Austin Bradford Hill dans les années 1950. (2) C'est l'une des premières études épidémiologiques à démontrer un lien fort entre le tabagisme et le cancer du poumon. Appelée la “British Doctors Study”, cette étude a suivi un groupe de médecins britanniques pour observer les effets à long terme du tabagisme sur leur santé. Doll et Hill ont recruté environ 40 000 médecins britanniques. Ils ont choisi des médecins parce qu’ils pensaient que ce groupe fournirait des données fiables et complètes sur les habitudes de vie et les antécédents médicaux. À l'aide de questionnaires, ils ont demandé aux médecins leur consommation de tabac (fumeurs, anciens fumeurs, non-fumeurs) et ont continué à les suivre pendant plusieurs décennies pour enregistrer leur décès ainsi que leurs causes. Les résultats ont montré une association claire entre le tabagisme et un risque accru de décès par cancer du poumon, maladies cardiovasculaires et autres affections pulmonaires.
Les études de cohorte sont un outil fondamental pour les chercheurs en santé publique, car elles permettent de mieux comprendre les facteurs qui influencent le développement des maladies. Bien qu'elles soient exigeantes en termes de temps et de ressources, elles ont fourni des résultats cruciaux pour les politiques de santé et la prévention des maladies.
l’étude cas-témoin
Les études de type cas-témoin jouent un rôle crucial dans la compréhension des facteurs de risque associés aux maladies et permettent de collecter des informations précieuses sur la santé des populations sans requérir au coûteux suivi sur le long terme. Ici, on cherche à comparer deux groupes de participants : un groupe de “cas” comprenant des individus ayant la maladie ou l'état de santé d'intérêt, et un groupe de “témoins” sans cette condition. On cherche ensuite des expositions ou des facteurs de risque qui pourraient être associés à la maladie étudiée dans le passé des participants à l'aide de questionnaires.
Les étapes clés dans la construction d'une étude cas-témoin
Sélection des cas : On identifie et sélectionne des individus ayant la condition étudiée. Par exemple, si l'on souhaite étudier les causes d'un certain type de cancer, on recrute des patients atteints de ce cancer.
Choix des témoins : Pour chaque cas, on sélectionne un ou plusieurs témoins qui partagent des caractéristiques similaires (comme l'âge ou le sexe) mais qui ne présentent pas la condition en question. Cela permet de mieux isoler la variable à l’étude.
Collecte rétrospective de données : L’étude se focalise sur les expositions antérieures des participants (exemple : habitudes alimentaires, exposition à des toxines, antécédents médicaux, etc.), pour déterminer si des éléments du passé sont davantage présents chez les cas que chez les témoins.
Analyse des associations : Les chercheurs comparent les taux d'exposition aux facteurs de risque dans les deux groupes, en calculant l'odds ratio, un indicateur statistique qui mesure la force de l'association entre l'exposition et la maladie.
Dû à leur nature rétrospective, les études cas-témoins servent principalement à explorer les facteurs de risque associés à des maladies rares ou celles qui ont une longue période de développement pour lesquelles une étude de cohorte serait difficilement envisageable.
Avantages des études cas-témoins
Efficacité en temps et en coût : Elles nécessitent généralement moins de ressources que les études prospectives, car elles se concentrent sur des événements passés et non sur le suivi à long terme des participants.
Adaptées aux maladies rares : Elles sont particulièrement utiles pour étudier des maladies peu fréquentes, car il serait difficile de recruter un nombre suffisant de cas dans une étude prospective.
Rapidité : Les résultats peuvent être obtenus plus rapidement, car il n’est pas nécessaire d’attendre que des cas apparaissent, comme dans les études de cohorte.
Désavantages des études cas-témoins
Risque de biais de rappel : Comme les participants doivent se souvenir d'expositions antérieures, leurs souvenirs peuvent être inexacts, surtout si la maladie date de plusieurs années.
Association sans causalité : Bien qu'elles permettent de repérer des liens, les études cas-témoins ne permettent pas de conclure à une relation causale directe entre un facteur de risque et la maladie car il est bien souvent impossible de déterminer avec certitude si la cause potentielle a précédé l’effet étudié.
Sélection des témoins : Choisir des témoins comparables est complexe. Si les témoins ne sont pas bien appariés, les résultats peuvent être biaisés.
Dépendance aux dossiers médicaux : Pour réduire le biais de rappel, certains chercheurs se tournent vers les dossiers médicaux pour vérifier les antécédents. Cependant, la disponibilité et la qualité de ces informations varient.
Smoking and carcinoma of the lung
Un exemple classique d'étude cas-témoin est celle menée par les chercheurs britanniques Richard Doll et Austin Bradford Hill dans les années 1950, qui a joué un rôle clé dans la démonstration de l'association entre le tabagisme et le cancer du poumon.(3) Précédant l’étude de cohorte “British doctors study”, Doll et Hill ont comparé un groupe de patients composé de 1357 hommes et de 108 femmes atteints de cancer du poumon, les “cas”, à un groupe de patients en nombre égal ne présentant pas cette maladie, “les "témoins”. Ils ont analysé les antécédents de tabagisme des deux groupes pour déterminer si les “cas” avaient une probabilité plus élevée d'avoir été fumeurs. Les résultats ont révélé une association significative entre le tabagisme et le risque de développer un cancer du poumon, suggérant ainsi le rôle causal du tabac dans cette maladie et ouvrant la voie à la vaste étude de cohorte qui allait suivre.
Bien que les études de type cas-témoin aient des limites méthodologiques, leur efficacité en termes de coût et de temps en fait un choix judicieux pour obtenir des indices sur les facteurs de risque possibles liés au développement de maladies. Grâce à elles, des liens précieux entre certaines habitudes de vie et la santé ont pu être mis en lumière, guidant les chercheurs vers des interventions préventives pour mieux protéger la santé publique.
L’étude transversale comparative
Ce type de recherche permet de capturer une photographie instantanée de deux ou plusieurs groupes pour les comparer. Contrairement aux étude de cohorte et aux études cas-témoin qui cherchent à analyser de l'information recueillies sur une certaine période de temps, l'étude transversale comparative examine différents groupes de participants à un moment précis dans le présent.
Les étapes clés dans la construction des études transversales comparatives
Définition des groupes d’étude : Les chercheurs choisissent d'abord les groupes qu’ils souhaitent comparer, basés sur des caractéristiques pertinentes pour leur recherche, telles que l'âge, le sexe, l'état de santé, ou le statut socioéconomique.
Sélection de l’échantillon : L’échantillon est ensuite sélectionné. Il doit être représentatif de la population d'intérêt pour que les résultats soient généralisables.
Recueil des données : Les chercheurs collectent des données à un moment unique, via des questionnaires, des entretiens, des analyses de dossiers médicaux, ou d’autres sources d'information. Par exemple, dans le cas d'une étude sur les habitudes alimentaires, ils pourraient poser des questions standardisées sur les habitudes de consommation, les types d'aliments privilégiés, etc.
Analyse comparative : Les données sont ensuite comparées entre les groupes pour repérer des différences significatives.
Les avantages des études transversales comparatives
Rapidité et coût : Puisqu'elles se déroulent sur un intervalle de temps court et ne nécessitent pas de suivi des participants, ces études sont généralement moins coûteuses et plus rapides à réaliser que les études de cohorte.
Simplicité de mise en œuvre : Elles requièrent moins de ressources logistiques et peuvent être facilement mises en œuvre.
Adaptées aux grandes populations : Ce type d'étude est particulièrement utile pour examiner des populations importantes et diversifiées, ce qui en fait un excellent outil pour les enquêtes nationales de santé publique.
Désavantages des études transversales comparatives
Possibilité de biais de sélection : Comme les participants sont choisis à un moment précis, des biais peuvent apparaître si l'échantillon n'est pas sélectionné de manière à représenter le mieux possible la population ciblée, faussant ainsi les comparaisons.
Variabilité des comportements dans le temps : Puisque l’étude n’examine qu’un instantané de la vie des participants, elle ne prend pas en compte les variations possibles au fil du temps. Les habitudes de vie, par exemple, peuvent changer, ce qui pourrait modifier les résultats si l’étude était conduite à un autre moment.
Prevalence of childhood and adlut obesity in the United States
Citons à titre d’exemple une étude réalisée par les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies (CDC) aux États-Unis pour évaluer le taux d'obésité et des comportements qui pourraient y être associés dans la population.(4) Pour y arriver, les chercheurs ont relevé le taux d’obésité dans différents groupes, soit les enfants, les adolescents et les adultes et ont comparé ces groupes sur des comportements associés à l’obésité : activité physique et habitudes alimentaires. Cette étude a permis d'identifier les différences dans le taux d’obésité entre les groupes de population et les comportements liés, comme le manque d’exercice physique et une alimentation riche en calories.
L'étude observationnelle transversale comparative est un outil précieux pour les chercheurs souhaitant identifier et comparer des tendances au sein de différentes populations. Bien qu’elle soit limitée par l’impossibilité d’établir un lien de cause à effet, elle reste extrêmement utile pour générer des hypothèses, dresser des portraits de population et identifier des associations pertinentes pour la recherche future.
Des études utiles dans le domaine pharmaceutique
Dans le domaine pharmaceutique, les études observationnelles sont utilisées pour détecter des effets indésirables inattendus des médicaments ou des bénéfices secondaires potentiels n’ayant pas été étudiés lors de leur commercialisation. On utilise souvent l’étude de cohorte où un groupe ayant comme caractéristique d’utiliser le médicament visé est comparé à des groupes qui ne le reçoivent pas. Par exemple, une étude de cohorte menée après la commercialisation a comparé les utilisateurs du médicament Vioxx, un anti-inflammatoire, aux utilisateurs de médicaments anti-inflammatoire différents.(5) Cette étude a détecté un risque significatif de crise cardiaque chez les utilisateurs de Vioxx, menant à son retrait du marché.
Les études épidémiologiques permettent, par le biais de l’observation et de la récolte de données, d’établir des liens probables entre des caractéristiques, par exemple certains comportements, et le développement de maladies. Il est important de noter qu’elles mettent en lumière qu'une apparence de lien de cause à effet sans pour autant permettre d’en faire la preuve. Elles servent souvent de base pour un autre type d’étude utilisé pour prouver l’existence réelle de ce lien de la manière la plus satisfaisante possible.
Les essais contrôlées randomisées
Les essais contrôlées randomisées (ou ECR) sont considérées comme le « gold standard » dans le domaine de la recherche médicale et scientifique. Alors que les études épidémiologiques portent un regard en survol sans intervenir activement dans la formation des groupes, les essais contrôlées randomisées cherchent au contraire à fixer tous les paramètres nécessaires afin d’être en mesure de démontrer le lien de cause à effet entre une intervention et un résultat avec une grande certitude.
Tout débute encore une fois avec une question, une hypothèse de recherche. L’objectif de l’ECR sera de déterminer si l’hypothèse est vérifiée tout minimisant les biais afin de fournir des résultats fiables et reproductibles. L'hypothèse est vérifiée lorsque le lien de cause à effet est hautement probable. Dans le cas contraire, l’hypothèse est dite nulle, c’est à dire qu’il n’est pas possible d’exclure avec certitude que l’effet observé soit dû au hasard.
Points clés dans la construction d'un essai contrôlée randomisée
Randomisation : La randomisation est le processus par lequel les participants à l’étude sont assignés au hasard à différents groupes. Cette répartition aléatoire permet de réduire les biais systématiques involontaires et de garantir que les différences observées entre les groupes sont dues à l’intervention elle-même et non à des facteurs extérieurs. Un biais survient lorsqu'un facteur autre que l'intervention à l'étude vient fausser les conclusion de l'étude.
L'utilisation du groupe contrôle : Le groupe contrôle sert de point de comparaison. Sans ce groupe, il serait difficile de déterminer si les changements observés dans le groupe d’intervention sont vraiment attribuables au traitement ou à d'autres facteurs (comme l’effet placebo).
Le double aveugle : Idéalement, les études sont conduites en double aveugle, ce qui signifie que les participants ne savent pas s'ils reçoivent le traitement ou un placebo. Les chercheurs et les cliniciens impliqués dans l'étude ignorent également qui appartient à quel groupe. Cette approche réduit encore davantage les biais, notamment les biais d’observation et d’attente. Le biais d'observation survient lorsque les chercheurs, conscients de l'appartenance des participants à un groupe, influencent involontairement les résultats. Le biais d'attente, quant à lui, dérive des attentes des participants ou des chercheurs concernant l'efficacité du traitement, ce qui peut affecter leur comportement ou leur interprétation des données.
Les étapes clés de réalisation d'une étude contrôlée randomisée
Recrutement des participants : Les participants sont sélectionnés selon des critères d’inclusion et d’exclusion précis pour garantir l’homogénéité de l’échantillon.
Randomisation : Les participants sont assignés aléatoirement aux groupes d'intervention ou au groupe de contrôle. Cela peut être fait à l’aide de logiciels ou de méthodes manuelles comme le tirage au sort. Le but de cette méthode est d’assurer une répartition homogène des caractéristiques qui pourraient influencer le résultat, par exemple l’âge, le sexe ou l’état de santé initial, et ainsi “égaliser” leur impact entre les groupes. Les chercheurs observent ensuite le résultat de la randomisation et procèdent parfois à des ajustements afin de garantir un résultat satisfaisant. Une bonne randomisation permet d’isoler la variable à l’étude.
Administration de l'intervention Le traitement ou l’intervention est administré au groupe d’intervention, tandis que le groupe contrôle reçoit un placebo ou le traitement standard.
Collecte des données Les résultats sont mesurés à l’aide d’indicateurs prédéfinis (par exemple, la réduction des symptômes ou l’amélioration de la qualité de vie).
Analyse des données Les résultats sont analysés statistiquement pour déterminer si les différences entre les groupes sont significatives.
Avantages des essais contrôlés randomisés
Réduction des biais : La randomisation et l’utilisation de groupes contrôles permettent d’éliminer de nombreux biais qui pourraient fausser les résultats.
Preuve d'efficacité : Les ECR fournissent des preuves solides sur l’efficacité et la sécurité des interventions, ce qui est essentiel pour guider les décisions cliniques.
Reproductibilité : Les études bien conçues peuvent être reproduites dans d'autres contextes pour confirmer les résultats.
Désavantages des essais contrôlés randomisés
Coûts élevés : Elles peuvent être très coûteuses à mettre en place.
Durée : Certaines études peuvent prendre des années avant d’obtenir des résultats concluants.
Applicabilité : Les résultats obtenus dans un environnement contrôlé peuvent ne pas toujours refléter la réalité clinique dans le monde réel.
Il existe plusieurs schémas différents d’ECR. Le plus classique est le schéma randomisé simple dans lequel deux groupes sont répartis au hasard : un groupe test ou un groupe contrôle. Le groupe test reçoit l’intervention dont l’efficacité est à valider alors que le groupe contrôle reçoit soit un placebo (substance inactive) ou l’intervention standard. Les deux groupes sont ensuite suivis à l’aide de questionnaires et d’examens périodiques pendant une période de temps déterminée. Une fois la période de suivi terminée, des analyses mathématiques seront effectuées afin de vérifier l’hypothèse posée initialement.
Revenons sur l’étude “Framingham Heart Study”. Cette étude épidémiologique de cohorte a permis d’identifier plusieurs facteurs de risque de maladie cardiovasculaire dont un niveau de cholestérol sanguin élevé. En 1988, des chercheurs basés dans les pays scandinaves (Suède, Danemark, Norvège et Finlande), inspirés par les résultats de la Framingham heart study, menèrent l’étude connue sous le nom de Scandinavian Simvastatin Survival Study (4S).(6)
Scandinavian Simvastatin Survival Study
Les 4 444 participants étaient atteints de maladies coronariennes et présentaient des niveaux élevés de cholestérol. Ils ont été répartis de manière aléatoire entre un groupe recevant de la simvastatine (un médicament pour diminuer le niveau de cholestérol sanguin) et un groupe recevant un placebo.
Ni les participants, ni les chercheurs ne savaient quel traitement chaque participant recevait, ce qui réduit les biais liés aux attentes des deux parties et assure une évaluation plus objective des effets du traitement. Les participants ont été suivis pendant une durée moyenne de 5,4 ans pour évaluer l'impact de la simvastatine sur les taux de mortalité et d'événements cardiovasculaires majeurs, ce qui a permis de mesurer les effets du traitement sur le long terme.
Ce schéma rigoureux a permis de démontrer avec fiabilité que la simvastatine réduisait significativement la mortalité liée à un événement cardiovasculaire et les événements coronariens majeurs chez les patients atteints de maladies coronariennes, influençant ainsi les pratiques cliniques pour le traitement des maladies cardiovasculaires.
Les études contrôlées randomisées sont un outil indispensable pour évaluer l’efficacité des interventions médicales et scientifiques. Bien qu’elles ne soient pas sans limites, leur rigueur méthodologique en fait une source de preuve précieuse pour les décisions cliniques et les politiques de santé publique. Comprendre leur fonctionnement est essentiel pour interpréter correctement les résultats des recherches qui influencent notre quotidien.
Références
1. Dawber, T., & Kannel, W. The Framingham Study An Epidemiological Approach to Coronary Heart Disease. Circulation. 1966; 34. https://doi.org/10.1161/01.CIR.34.4.553
2- Doll, R., & Hill, A. B. (1954). The mortality of doctors in relation to their smoking habits: A preliminary report. British Medical Journal, 1(4877), 1451-1455.
3- Doll, R., & Hill, A. B. (1950). Smoking and carcinoma of the lung; preliminary report. British Medical Journal, 2(4682), 739–748.
4- Ogden, C. L., Carroll, M. D., Kit, B. K., & Flegal, K. M. (2014). Prevalence of Childhood and Adult Obesity in the United States, 2011-2012. Journal of the American Medical Association, 311(8), 806-814.
5- Ray, W. A., Stein, C. M., Daugherty, J. R., Hall, K., & Arbogast, P. G. (2002). COX-2 selective non-steroidal anti-inflammatory drugs and risk of serious coronary heart disease. The Lancet, 360(9339), 1071-1073.
6- Scandinavian Simvastatin Survival Study Group. (1994). Randomised trial of cholesterol lowering in 4444 patients with coronary heart disease: the Scandinavian Simvastatin Survival Study (4S). The Lancet, 344(8934), 1383-1389. doi:10.1016/S0140-6736(94)90566-5