Assessing the added value of wastewater-based epidemiology to monitor illicit drug use

Wastewater-based epidemiology consists in acquiring relevant information about the lifestyle and health status of the population through the analysis of wastewater samples collected at the influent of a wastewater treatment plant. Whilst being a very young discipline, it has experienced an astonishing development since its firs application in 2005. The possibility to gather community-wide information about drug use has been among the major field of application. The wide resonance of the first results sparked the interest of scientists from various disciplines. Since then, research has broadened in innumerable directions. Although being praised as a revolutionary approach, there was a need to critically assess its added value, with regard to the existing indicators used to monitor illicit drug use. The main, and explicit, objective of this research was to evaluate the added value of wastewater-based epidemiology with regards to two particular, although interconnected, dimensions of illicit drug use. The first is related to trying to understand the added value of the discipline from an epidemiological, or societal, perspective. In other terms, to evaluate if and how it completes our current vision about the extent of illicit drug use at the population level, and if it can guide the planning of future prevention measures and drug policies. The second dimension is the criminal one, with a particular focus on the networks which develop around the large demand in illicit drugs. The goal here was to assess if wastewater-based epidemiology, combined to indicators stemming from the epidemiological dimension, could provide additional clues about the structure of drug distribution networks and the size of their market. This research had also an implicit objective, which focused on initiating the path of wastewater- based epidemiology at the Ecole des Sciences Criminelles of the University of Lausanne. This consisted in gathering the necessary knowledge about the collection, preparation, and analysis of wastewater samples and, most importantly, to understand how to interpret the acquired data and produce useful information. In the first phase of this research, it was possible to determine that ammonium loads, measured directly in the wastewater stream, could be used to monitor the dynamics of the population served by the wastewater treatment plant. Furthermore, it was shown that on the long term, the population did not have a substantial impact on consumption patterns measured through wastewater analysis. Focussing on methadone, for which precise prescription data was available, it was possible to show that reliable consumption estimates could be obtained via wastewater analysis. This allowed to validate the selected sampling strategy, which was then used to monitor the consumption of heroin, through the measurement of morphine. The latter, in combination to prescription and sales data, provided estimates of heroin consumption in line with other indicators. These results, combined to epidemiological data, highlighted the good correspondence between measurements and expectations and, furthermore, suggested that the dark figure of heroin users evading harm-reduction programs, which would thus not be measured by conventional indicators, is likely limited. In the third part, which consisted in a collaborative study aiming at extensively investigating geographical differences in drug use, wastewater analysis was shown to be a useful complement to existing indicators. In particular for stigmatised drugs, such as cocaine and heroin, it allowed to decipher the complex picture derived from surveys and crime statistics. Globally, it provided relevant information to better understand the drug market, both from an epidemiological and repressive perspective. The fourth part focused on cannabis and on the potential of combining wastewater and survey data to overcome some of their respective limitations. Using a hierarchical inference model, it was possible to refine current estimates of cannabis prevalence in the metropolitan area of Lausanne. Wastewater results suggested that the actual prevalence is substantially higher compared to existing figures, thus supporting the common belief that surveys tend to underestimate cannabis use. Whilst being affected by several biases, the information collected through surveys allowed to overcome some of the limitations linked to the analysis of cannabis markers in wastewater (i.e., stability and limited excretion data). These findings highlighted the importance and utility of combining wastewater-based epidemiology to existing indicators about drug use. Similarly, the fifth part of the research was centred on assessing the potential uses of wastewater-based epidemiology from a law enforcement perspective. Through three concrete examples, it was shown that results from wastewater analysis can be used to produce highly relevant intelligence, allowing drug enforcement to assess the structure and operations of drug distribution networks and, ultimately, guide their decisions at the tactical and/or operational level. Finally, the potential to implement wastewater-based epidemiology to monitor the use of harmful, prohibited and counterfeit pharmaceuticals was illustrated through the analysis of sibutramine, and its urinary metabolite, in wastewater samples. The results of this research have highlighted that wastewater-based epidemiology is a useful and powerful approach with numerous scopes. Faced with the complexity of measuring a hidden phenomenon like illicit drug use, it is a major addition to the panoply of existing indicators. -- L'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées (ou, selon sa définition anglaise, « wastewater-based epidemiology ») consiste en l'acquisition d'informations portant sur le mode de vie et l'état de santé d'une population via l'analyse d'échantillons d'eaux usées récoltés à l'entrée des stations d'épuration. Bien qu'il s'agisse d'une discipline récente, elle a vécu des développements importants depuis sa première mise en oeuvre en 2005, notamment dans le domaine de l'analyse des résidus de stupéfiants. Suite aux retombées médiatiques des premiers résultats de ces analyses de métabolites dans les eaux usées, de nombreux scientifiques provenant de différentes disciplines ont rejoint les rangs de cette nouvelle discipline en développant plusieurs axes de recherche distincts. Bien que reconnu pour son coté objectif et révolutionnaire, il était nécessaire d'évaluer sa valeur ajoutée en regard des indicateurs couramment utilisés pour mesurer la consommation de stupéfiants. En se focalisant sur deux dimensions spécifiques de la consommation de stupéfiants, l'objectif principal de cette recherche était focalisé sur l'évaluation de la valeur ajoutée de l'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées. La première dimension abordée était celle épidémiologique ou sociétale. En d'autres termes, il s'agissait de comprendre si et comment l'analyse des eaux usées permettait de compléter la vision actuelle sur la problématique, ainsi que déterminer son utilité dans la planification des mesures préventives et des politiques en matière de stupéfiants actuelles et futures. La seconde dimension abordée était celle criminelle, en particulier, l'étude des réseaux qui se développent autour du trafic de produits stupéfiants. L'objectif était de déterminer si cette nouvelle approche combinée aux indicateurs conventionnels, fournissait de nouveaux indices quant à la structure et l'organisation des réseaux de distribution ainsi que sur les dimensions du marché. Cette recherche avait aussi un objectif implicite, développer et d'évaluer la mise en place de l'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées. En particulier, il s'agissait d'acquérir les connaissances nécessaires quant à la manière de collecter, traiter et analyser des échantillons d'eaux usées, mais surtout, de comprendre comment interpréter les données afin d'en extraire les informations les plus pertinentes. Dans la première phase de cette recherche, il y pu être mis en évidence que les charges en ammonium, mesurées directement dans les eaux usées permettait de suivre la dynamique des mouvements de la population contributrice aux eaux usées de la station d'épuration de la zone étudiée. De plus, il a pu être démontré que, sur le long terme, les mouvements de la population n'avaient pas d'influence substantielle sur le pattern de consommation mesuré dans les eaux usées. En se focalisant sur la méthadone, une substance pour laquelle des données précises sur le nombre de prescriptions étaient disponibles, il a pu être démontré que des estimations exactes sur la consommation pouvaient être tirées de l'analyse des eaux usées. Ceci a permis de valider la stratégie d'échantillonnage adoptée, qui, par le bais de la morphine, a ensuite été utilisée pour suivre la consommation d'héroïne. Combinée aux données de vente et de prescription, l'analyse de la morphine a permis d'obtenir des estimations sur la consommation d'héroïne en accord avec des indicateurs conventionnels. Ces résultats, combinés aux données épidémiologiques ont permis de montrer une bonne adéquation entre les projections des deux approches et ainsi démontrer que le chiffre noir des consommateurs qui échappent aux mesures de réduction de risque, et qui ne seraient donc pas mesurés par ces indicateurs, est vraisemblablement limité. La troisième partie du travail a été réalisée dans le cadre d'une étude collaborative qui avait pour but d'investiguer la valeur ajoutée de l'analyse des eaux usées à mettre en évidence des différences géographiques dans la consommation de stupéfiants. En particulier pour des substances stigmatisées, telles la cocaïne et l'héroïne, l'approche a permis d'objectiver et de préciser la vision obtenue avec les indicateurs traditionnels du type sondages ou les statistiques policières. Globalement, l'analyse des eaux usées s'est montrée être un outil très utile pour mieux comprendre le marché des stupéfiants, à la fois sous l'angle épidémiologique et répressif. La quatrième partie du travail était focalisée sur la problématique du cannabis ainsi que sur le potentiel de combiner l'analyse des eaux usées aux données de sondage afin de surmonter, en partie, leurs limitations. En utilisant un modèle d'inférence hiérarchique, il a été possible d'affiner les actuelles estimations sur la prévalence de l'utilisation de cannabis dans la zone métropolitaine de la ville de Lausanne. Les résultats ont démontré que celle-ci est plus haute que ce que l'on s'attendait, confirmant ainsi l'hypothèse que les sondages ont tendance à sous-estimer la consommation de cannabis. Bien que biaisés, les données récoltées par les sondages ont permis de surmonter certaines des limitations liées à l'analyse des marqueurs du cannabis dans les eaux usées (i.e., stabilité et manque de données sur l'excrétion). Ces résultats mettent en évidence l'importance et l'utilité de combiner les résultats de l'analyse des eaux usées aux indicateurs existants. De la même façon, la cinquième partie du travail était centrée sur l'apport de l'analyse des eaux usées du point de vue de la police. Au travers de trois exemples, l'utilisation de l'indicateur pour produire du renseignement concernant la structure et les activités des réseaux de distribution de stupéfiants, ainsi que pour guider les choix stratégiques et opérationnels de la police, a été mise en évidence. Dans la dernière partie, la possibilité d'utiliser cette approche pour suivre la consommation de produits pharmaceutiques dangereux, interdits ou contrefaits, a été démontrée par l'analyse dans les eaux usées de la sibutramine et ses métabolites. Les résultats de cette recherche ont mis en évidence que l'épidémiologie par l'analyse des eaux usées est une approche pertinente et puissante, ayant de nombreux domaines d'application. Face à la complexité de mesurer un phénomène caché comme la consommation de stupéfiants, la valeur ajoutée de cette approche a ainsi pu être démontrée.

Les Science studies : de la marginalité thématique à la refondation de la discipline

Dans cet article, nous tentons de mettre en évidence ce qui, progressivement, constitue des points de convergence relativement partagés (l'analyse des controverses, l'attention portée au contenu, la prise en compte des connaissances, des inscriptions, des objets et des instruments dans l'action) qui influent partiellement sur les problématiques et approches d'autres domaines et courants de pensée en sociologie. Des déplacements significatifs ont été opérés qui sont potentiellement porteurs d'effets profonds, encore faudrait-il qu'ils soient repris par d'autres sociologues, ce qui n'a rien d'évident tant ils posent questions. Ainsi, les Science studies (étude sociale des sciences), qui ont longtemps constitué un domaine relativement à part de la sociologie du fait de ses objets d'études, contribue au renouveau des manières de penser et de travailler dans les sciences sociales en ouvrant des champs de questionnement autour de la définition des éléments constitutifs de la société et de l'agency. n this article, we highlight what gradually becomes converging topics and issues (analyzing of controversies, consideration for the content, the objects and the instruments of the action, integration of the issues related to the knowledge) and affects the problematics and approaches into other research fields and currents of thought in sociology. Significant shifts occurred which are potential carriers of profound effects if they would be picked up by other sociologists, which is not obvious due to the profounds debates emerging from theses studies. Thus, the Science Studies, which have long been an area relatively apart from sociology because of its objects of study, participate to the renewal of ways of thinking and working in the social sciences by opening questioning around the definition of the elements of society and the agency.

Trasporti e sviluppo territoriale negli spazi intermedi : l'esempio della regione transfrontaliera Insubrica

Avec cette thèse de doctorat nous proposons une réflexion transversale concernant les relations entre infrastructures de transport et développement territorial dans des espaces dits « intermédiaires ». Le concept d'espace intermédiaire, relativement nouveau en géographie, est conçu en fonction d'une double approche : celle des infrastructures où les espaces intermédiaires constituent des zones de transit obligées entre des pôles urbains hiérarchiquement supérieurs (par rapport une échelle horizontale) et celle des frontières où les espaces intermédiaires constituent des territoires de coopération entre différents niveaux politico-institutionnels (par rapport à une échelle verticale). Cette problématique de recherche est traitée aussi bien du point de vue théorique qu'avec des études de cas portant sur les effets des nouvelles infrastructures de transports dans la région transfrontalière insubrique (entre le Canton du Tessin et la Lombardie). L'objectif visé est de défendre un scénario d'organisation spatiale polycentrique à plusieurs niveaux comme solution pour le développement durable et cohérent de ces espaces intermédiaires. Ainsi, pour le « niveau macro », nous proposons une analyse des changements d'accessibilité spatiale et des potentiels de développement territorial pour les agglomérations concernées par la mise en service du nouveau tunnel ferroviaire de base du Monte Ceneri (TBC) et de la nouvelle ligne Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV) à l'horizon 2020. Pour le « niveau meso », nous analysons les effets de la nouvelle ligne FMV en termes de potentiel de densification polycentrique autours des gares ferroviaires. Pour le « niveau micro », nous proposons une analyse sur les comportements de mobilité ainsi que des améliorations ciblées du système de transport pour la ville de Mendrisio visant à promouvoir le développement polycentrique de cette commune. De plus, un système d'analyse permettant de mettre en lien les divers facteurs explicatifs dans l'analyse des relations entre les nouvelles infrastructures de transport et les effets sur la mobilité et le développement territorial est également élaboré et testé dans notre recherche. -- With this Ph.D. thesis we investigate the relationship between transport infrastructures and territory development inside the so called "in-between spaces". The idea of "in-between space", relatively novel in geography, is the formal outcome of a double approach: the one of the infrastructures, saying that these spaces can be described as areas of constrained transit between urban centres of superior hierarchical level (on a horizontal scale), and the one of the borders, stating that in-between spaces are areas of cooperation between various political-institutional levels. The above mentioned research issues are deepened both at theoretical and empirical level, being the latter based on field studies of the cross-boundary Western-Lombard area (between the Swiss canton of Ticino and the Italian region of Lombardy). This research pursues the goal of defending the argument that a multi-level polycentric spatial scenario can be a possible solution fora sustainable development of the above described in- between areas. From a "macro" perspective, what we submit here is an analysis on the expected changes in spatial accessibility and on the potential territorial development for the built-up areas influenced by the construction of the new train tunnel of the Monte Ceneri (TBC) and of the new railway line Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV). At a "meso" level we analyse the effects exerted by the new FMV line taking into account the potential densification of the areas surrounding the railway stations. Finally, at a "micro" level, we analyse the mobility behaviours in the town of Mendrisio and we propose some possible improvements to the local public transport system, with the scope to promote a polycentric development of this municipality. Moreover, we developed and tested an analytic system able to define the existing links between the various explaining factors characterizing the relationship between new transport infrastructures and effects on mobility. -- With this Ph.D. thesis we investigate the relationship between transport infrastructures and territory development inside the so called "in-between spaces". The idea of "in-between space", relatively novel in geography, is the formal outcome of a double approach: the one of the infrastructures, saying that these spaces can be described as areas of constrained transit between urban centres of superior hierarchical level (on a horizontal scale), and the one of the borders, stating that in-between spaces are areas of cooperation between various political-institutional levels. The above mentioned research issues are deepened both at theoretical and empirical level, being the latter based on field studies of the cross-boundary Western-Lombard area (between the Swiss canton of Ticino and the Italian region of Lombardy). This research pursues the goal of defending the argument that a multi-level polycentric spatial scenario can be a possible solution for a sustainable development of the above described in- between areas. From a "macro" perspective, what we submit here is an analysis on the expected changes in spatial accessibility and on the potential territorial development for the built-up areas influenced by the construction of the new train tunnel of the Monte Ceneri (TBC) and of the new railway line Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV). At a "meso" level we analyse the effects exerted by the new FMV line taking into account the potential densification of the areas surrounding the railway stations. Finally, at a "micro" level, we analyse the mobility behaviours in the town of Mendrisio and we propose some possible improvements to the local public transport system, with the scope to promote a polycentric development of this municipality. Moreover, we developed and tested an analytic system able to define the existing links between the various explaining factors characterizing the relationship between new transport infrastructures and effects on mobility.

Utilisation d'un marché de prédictions dans le cadre du projet MICS

Ce diplôme présente les marchés prédictifs, qui sont un moyen d'agréger l'information en utilisant les processus à la base des marchés financiers et en proposant des contrats à termes représentant la probabilité de survenance d'une proposition. Des publications dans le domaine de la finance, du management ou de l'informatique font référence à l'utilisation des marchés prédictifs et démontrent les bons résultats obtenus par cette méthode. Nous nous sommes demandé s'il était possible de concevoir et utiliser un tel marché dans un milieu académique, pour prédire l'émergence de nouvelles théories et applications dans le domaine des communications mobiles. Pour supporter notre réflexion, nous avons mis en place un prototype qui devrait pouvoir nous permettre de tester le concept, d'étudier les fonctions de calcul de prix et les mécanismes d'agrégation de l'information. Pour débuter, nous présentons l'état de l'art en nous appuyant sur la littérature parue depuis 1988 lorsque l'University of Iowa a lancé sa plate-forme Iowa Electronic Market (IEM) dans le cadre de l'élection présidentielle Bush-Dukakis. Depuis, plusieurs chercheurs se sont penchés sur les marchés prédictifs comme instrument de prévision dans de nombreux domaines: politique, sport, cinéma, marketing, ... Nous allons comparer les marchés prédictifs à d'autres outils de prévision puis nous présenterons en détail les marchés prédictifs ainsi qu'un essai d'en formaliser les spécifications. Nous illustrerons alors ceci par des exemples tirés des principales plates-formes en activité pour le moment. S'ensuit une discussion sur l'orientation ludique des plates-formes actuelles et une présentation des utilisations que l'on pourrait en faire et qui apporteraient un réel bénéfice. Nous nous penchons alors sur l'analyse des besoins tant de l'expérimentateur que des utilisateurs. Cherchant des raisons à l'absence totale de telles plates-formes dans le cadre de la recherche, nous avons mené une série d'entretiens avec des professeurs de l'EPFL engagés dans la direction du projet MICS. Leurs réticences et craintes ont été prises en compte pour la définition des spécifications du prototype. Nous utilisons la méthode de (Spann and Skiera 2003) pour définir les spécifications de la plate-forme. Ces spécifications comprennent le choix du but prévisionnel, qui dans notre cas découle directement de notre proposition de recherche, des mécanismes financiers à la base des transactions, ainsi que des moyens incitatifs mis en place pour amener les utilisateurs à utiliser la plate-forme et surtout, pour amener les plus éclairés d'entre eux à transmettre leurs informations au marché. Ces spécifications débouchent sur la présentation de quatre cas d'utilisation. Notre objectif étant de développer un prototype pour y tester nos hypothèses, nous faisons un tour d'horizon des plates-formes à disposition et présentons l'architecture de ce dernier, basé sur les développements à la base d'USIFEX, qui n'est plus en activité depuis quatre ans. Le prototype utilise la souplesse de la programmation objet en se basant sur le langage Python dans sa version 2.3. Nous nous attardons ensuite sur la présentation de l'interface du prototype et des interactions avec les utilisateurs. Il faudra par la suite s'attacher à refondre l'interface pour le faire évoluer vers plus de convivialité, et nous permettre de guider l'utilisateur lors de ses sessions sur la plate-forme. Les parties théoriques et logicielles sous toit il nous reste encore à décrire les contrats et la manière de les formuler. A nouveau nous nous penchons sur les marchés actuels pour y tirer des enseignements qui pourraient nous être utiles. N'ayant malheureusement pas fait l'objet de publications, la définition des contrats est intimement liée avec les auteurs qui les rédigent. Nous tentons de tirer quelques enseignements provenant des contrats actifs sur les marchés des matières premières pour proposer un cadre nous permettant de formaliser la rédaction d'un contrat. Ne s'agissant que d'une proposition, il faudra encore tester et compléter ce cadre pour pouvoir s'assurer que la manière de rédiger les contrats n'influence pas sur la pertinence des prédictions. Finalement, nous esquissons les travaux qu'il reste à accomplir avant de pouvoir mener les premiers tests réels de la plate-forme. De la formulation des contrats à l'étude des mécanismes combinatoires d'agrégation de l'information en passant par les fonctions de fixation du prix. Nous revenons sur les travaux effectués dans le cadre de ce diplôme et présentons quelques idées de recherche futures.

Le recours aux médecines complémentaires par les médecins suisses : peut-on parler d'un élargissement du paradigme médical ?

Ce travail cherche à comprendre quelle est la portée de l'expansion des médecines complémentaires à partir d'expériences de médecins qui, à un moment donné de leur parcours professionnel, ont décidé d'introduire dans leur pratique médicale, une ou plusieurs médecines complémentaires. [Table des matières] : Médecines parallèles, naturelles, douces - définitions. Vers un reconnaissance des médecines complémentaires. Problematique. Analyse des interviews : Itinéraire des médecins; Type de pratique; Origine de l'intérêt pour les médecines complémentaires; Types de complémentarité; Représentations des médecines; Représentations de la santé et de la maladie; Représentations de soi comme médecin; Représentation de contexte actuel au niveau de la LAMal; Représentation de l'avenir.

Molecular analysis of NOTCH2 in patients with primary open-angle glaucoma

Le glaucome est la seconde cause de cécité dans le monde après la cataracte et est caractérisé par la perte progressive de cellules ganglionnaires de la rétine allant vers la dégénérescence du nerf optique. On distingue deux formes de glaucome; le glaucome à angle fermé et le glaucome à angle ouvert. L'hérédité du glaucome est souvent sporadique, parfois autosomique dominante. Une pression intraoculaire de plus de 21 mmHg représente un facteur de risque important pour son développement. Actuellement, la mutation la plus fréquente, observée dans 5% des cas de glaucome héréditaire, est retrouvée dans le gène MYOC (trabecular meshwork inducible glucocorticoide response). À ce jour, les causes et mécanismes moléculaires sous-jacent ne sont que partiellement compris. Récemment, il a été démontré qu'une souris transgénique exprimant le gène Notch2 dans luvée, développait un glaucome. Pour cette raison, nous avons analysé le gène NOTCH2 chez l'homme afin de déterminer s'il était impliqué. NOTCH2 est composé de 34 exons sur le chromosome 1 et code une protéine transmembranaire essentielle à la prolifération, l'apoptose, la différenciation cellulaire et le destin cellulaires. L'expression du gène est localisée dans le segment antérieur de l'oeil, le segment externe du corps ciliaire et le trabéculum. Les fonctions principales de ces deux tissus sont la production et le drainage de l'humeur aqueuse. Pour mémoire, une perturbation du flux peut générer une augmentation de la pression intraoculaire. Le but de cette étude était de rechercher d'éventuelles mutations du gène NOTCH2 chez des patients souffrant de glaucome. 130 patients ont été vu à l'hôpital ophtalmique Jules- Gonin et un échantillon d'ADN a été récolté afin d'identifier l'origine moléculaire de leur pathologie. L'analyse moléculaire s'est fait étape par étape. Premièrement, j'ai séquencé l'exon 3 du gène MYOC. Deuxièment, la Chromatographie en phase liquide à haute performance a été utilisée pour l'analyse des 34 exons du gène NOTCH2. Troisièment, tous les exons présentant une courbe suspecte au chromatogramme ont été séquencés selon la méthode de Sanger. Dans la première partie de l'étude, j'ai analysé l'exon 3 du gène MYOC afin de déterminer les éventuels porteurs d'une mutation dominante. Aucune mutation pathogénique n'a été mis en évidence mais 4 patients sur les 130 étaient porteurs d'un variant connu et fréquent. Dans la deuxième partie de mon étude, j'ai analysé les 34 exons du gène NOTCH2, qui n'ont révélé aucune mutation. Bien que les méthodes utilisées dans cette étude montrent quelques limitations, il est peu probable que des mutations dans les régions codantes de NOTCH2 soient un facteur de risque important dans le glaucome primaire à angle ouvert.