Joseph Allen dirige un important projet de recherche sur la santé publique à l’université de Harvard, qui vise à déterminer comment la qualité de l’air intérieur affecte la santé et la cognition humaines. Il consulte des entreprises sur la ventilation et la filtration de l’air et, pendant la pandémie, il est devenu une voix importante en matière de santé publique, écrivant des dizaines d’articles d’opinion critiquant les premières directives des autorités sanitaires et démystifiant les idées fausses sur la façon dont le virus se propage. Mais rien de tout cela ne serait arrivé s’il n’avait pas été éliminé en tant que recrue du FBI.
Fils d’un inspecteur de la criminelle de New York qui a ouvert sa propre agence d’investigation, Allen a passé son adolescence et sa vingtaine à aider l’entreprise familiale. Il a fait de la surveillance, de l’infiltration, de la criminalistique informatique et de la recherche de personnes ayant quitté la ville pour éviter une pension alimentaire. Il a fini par prendre la direction de l’agence, menant des enquêtes et supervisant huit agents.
« J’aimais ce travail et je le trouvais stimulant », se souvient Allen. Mais une partie de lui a toujours voulu être un scientifique. Il s’est spécialisé dans les sciences de l’environnement au Boston College et, à la fin de la vingtaine, toujours déchiré, il a commencé à postuler pour des études supérieures tout en entamant la procédure pour devenir agent du FBI. Après deux ans d’entretiens et de tests, la dernière étape était un test polygraphique de routine. Il échoue au premier tour – les questions pièges qu’on lui pose sont si évidentes qu’il ne peut les prendre au sérieux. Le FBI a donc fait venir d’Irak l’un de ses examinateurs les plus coriaces, un homme costaud et armé de bottes qui s’est mis dans la peau d’Allen en hurlant qu’il savait qu’il mentait. Mais Allen a gardé son sang-froid, et au bout d’un moment, l’interrogateur est sorti en claquant la porte.
« Je pensais qu’il reviendrait dans la pièce et qu’il me dirait « Félicitations », parce que je pensais que je l’écrasais », se souvient Allen. « Mais ils m’ont recalé parce qu’ils ont dit que j’avais employé des contre-mesures. » Le FBI ne voulait apparemment pas d’un agent qui ne pouvait pas être déconcerté par un test polygraphique. Et cela a résolu le dilemme de carrière d’Allen. « Je garantis que je suis le seul étudiant en santé publique à avoir échoué à un détecteur de mensonges du FBI le matin et à commencer des études supérieures quelques heures plus tard », déclare Allen. Mais son instinct d’enquêteur ne l’a jamais quitté.
Grand homme à l’allure athlétique, au crâne chauve et à la barbe élégante, Allen dirige le programme « Bâtiments sains » de l’école de santé publique T.H. Chan de Harvard, où il étudie les effets des gaz toxiques émis par les meubles, les tapis et les peintures, de l’air vicié et des niveaux élevés de dioxyde de carbone. Des années d’études menées par Allen et d’autres chercheurs ont montré que la mauvaise circulation de l’air dans les bâtiments nuit à notre capacité de penser clairement et de manière créative. Sachant que nous passons plus de 90 % de notre vie à l’intérieur, ces conclusions ont des répercussions sur le bien-être personnel et sur les entreprises soucieuses de leurs résultats.
« Joe a toujours eu une compréhension unique de cet éventail de domaines – du fonctionnement des bâtiments à l’évaluation de l’exposition environnementale, en passant par l’établissement de liens avec les résultats en matière de santé », explique Brent Stephens, président du département de génie civil, architectural et environnemental de l’Illinois Institute of Technology. « Il n’y a pas énormément de personnes dans le monde qui ont travaillé sur l’ensemble de ces domaines ».
Lorsque la pandémie de COVID-19 est arrivée, le domaine auparavant ésotérique de la qualité de l’air intérieur est soudainement devenu le centre d’une préoccupation générale. Comme nombre de ses collègues, M. Allen s’est jeté dans la mêlée, conseillant les systèmes scolaires, les services de police, les entreprises de divertissement, le Boston Symphony et une foule d’autres entités sur la manière de rendre leur air intérieur plus sain, pendant et après la pandémie.
« COVID a vraiment changé la donne », déclare Matt Murray, vice-président de la location chez Boston Properties, le plus grand promoteur immobilier coté en bourse aux États-Unis et l’un des clients de Allen. Avant la pandémie, l’entreprise devait expliquer aux cadres qui s’ennuyaient pourquoi ils devaient faire attention à l’air intérieur. Maintenant, les PDG demandent tous : « Quels filtres utilisez-vous ? Comment traitez-vous l’air que vous apportez dans l’espace de travail ? ». dit Murray. « Et nous sommes prêts pour ces conversations parce que nous avons travaillé avec Joe ».
Après avoir échoué à son examen du FBI, Allen est devenu un autre type de détective. Pour sa thèse de doctorat à l’école de santé publique de l’université de Boston, il a étudié les produits chimiques ignifuges toxiques rejetés dans l’air par les meubles et a découvert qu’ils étaient presque omniprésents (ils ont été interdits par la suite). (Après l’obtention de son diplôme, il a trouvé un emploi dans une société de conseil, où il a enquêté sur des problèmes tels que les émissions toxiques des cloisons sèches et les épidémies de légionellose, causées par des bactéries qui se développent dans la plomberie et sont aérosolisées par les systèmes de ventilation, les douches ou même les chasses d’eau. Ces enquêtes lui ont fait découvrir le « syndrome des bâtiments malsains », un problème identifié pour la première fois dans les années 1970, dans lequel les occupants ressentent de la fatigue, des démangeaisons oculaires, des maux de tête et d’autres symptômes. La cause exacte de ces troubles n’est pas claire, mais l’exposition à un air contaminé est probablement le coupable. Allen a acquis la conviction que le bâtiment dans lequel vous travaillez peut avoir plus d’impact sur votre santé que votre médecin.
L’idée d’un bâtiment sain a été rendue trop compliquée.
Joseph Allen et John Macomber, Université de Harvard
En 2014, Allen a accepté un poste à Harvard, où il s’est rapidement intéressé à la manière dont l’environnement intérieur peut affecter les capacités cognitives des personnes. Beaucoup d’entre nous ont déjà eu du mal à être attentifs lors d’une longue réunion du personnel dans une salle de conférence étouffante. Les recherches menées par Allen et d’autres chercheurs suggèrent que la lassitude ne serait pas uniquement due à l’ennui, mais aussi à l’air de la salle de conférence, riche en dioxyde de carbone (CO2).
Depuis les chocs énergétiques des années 1970, les bâtiments aux États-Unis ont été rendus aussi étanches et efficaces que possible sur le plan énergétique. Le résultat a été une accumulation de composés organiques volatils (COV) toxiques et de CO2 exhalé. Les « normes de construction écologique » introduites à la fin des années 90 visaient à réduire les matériaux toxiques et à rendre les bâtiments plus sains et plus durables, mais elles n’accordaient pas la priorité à la qualité de l’air intérieur et n’ont finalement guère contribué à l’améliorer.
Dans une série d’expériences sur plusieurs années, Allen et son équipe ont étudié les conséquences. Dans la première étude, publiée en 2015, ils ont demandé à 24 volontaires en col blanc de passer six jours de travail dans des espaces de bureau à environnement contrôlé au Laboratoire de qualité totale de l’environnement intérieur de l’Université de Syracuse. Au cours de différentes journées, les expérimentateurs modifiaient les taux de ventilation et les niveaux de CO2 et de COV. Chaque après-midi, les volontaires étaient testés sur leur capacité à penser de manière analytique et à réagir à une crise. (Un test, par exemple, mettait le volontaire dans le rôle du maire d’une petite ville essayant de réagir à une urgence). Tous les tests ont été effectués en double aveugle : Ni les volontaires ni le personnel de l’étude ne connaissaient les conditions environnementales du jour.
Les résultats ont été spectaculaires. Lorsque les volontaires travaillaient dans des conditions bien ventilées (ce qui réduisait les niveaux de CO2 et de COV), ils obtenaient des scores 61 % plus élevés que lorsqu’ils travaillaient dans des conditions typiques d’un immeuble de bureaux. Lorsqu’ils ont travaillé dans les conditions les plus propres, avec des niveaux de CO2 encore plus bas et des taux de ventilation plus élevés, leurs scores ont grimpé de 101 %.
Pour savoir si les résultats étaient valables dans le monde réel, Allen et son équipe ont recruté 109 volontaires dans 10 immeubles de bureaux aux États-Unis. Six d’entre eux avaient été rénovés pour mieux contrôler la chaleur et l’humidité, améliorer la ventilation et réduire l’utilisation de matériaux toxiques. Quatre n’avaient pas été rénovés. L’équipe d’Allen a donné à chaque employé de bureau un bracelet de type Fitbit pour enregistrer le rythme cardiaque, la température de la peau, les habitudes de sommeil et d’autres signes physiologiques de bien-être. Les travailleurs ont également rempli un questionnaire chaque jour pour savoir s’ils se sentaient bien et s’ils ressentaient des symptômes tels que la somnolence ou des maux de tête. À la fin de la semaine, ils ont passé les tests cognitifs. Les travailleurs des bâtiments bien ventilés et présentant des niveaux de pollution intérieure plus faibles ont obtenu des résultats supérieurs de 26,4 % à ceux des bâtiments non améliorés. Ils ont également indiqué qu’ils dormaient mieux et qu’ils présentaient moins de symptômes de « bâtiment malsain ».
Quelque chose dans l’air
De nombreuses sources de pollution de l’air intérieur peuvent affecter la santé humaine et la cognition. Il s’agit notamment des particules et des gaz émis par les meubles et les matériaux de construction, ainsi que du dioxyde de carbone (CO2) expiré par les occupants d’un bâtiment. Choisir de meilleurs matériaux et améliorer la ventilation, la filtration et le traitement de l’air peut contribuer à rendre les bâtiments plus sains.
1 : L’air frais
L’air extérieur est souvent le meilleur moyen d’assurer la qualité de l’air intérieur. Le taux de renouvellement recommandé de quatre à six changements de pièce par heure peut être atteint en ouvrant les fenêtres ou en réglant le système de ventilation.
2 : Polluants extérieurs
Dans les régions où la pollution atmosphérique est élevée, les experts recommandent un système de filtration et de traitement de l’air de haute qualité.
3 : Recirculation
Les systèmes conventionnels de chauffage et de refroidissement à air pulsé font recirculer le même air. L’amélioration des filtres et l’introduction d’air extérieur dans le système de ventilation ou l’ouverture des fenêtres contribuent à améliorer la qualité de l’air.
4 : Dégagement gazeux
Les tapis, les tissus d’ameublement, les peintures et les produits de nettoyage peuvent dégager des composés organiques volatils (COV), qui peuvent provoquer des irritations et des problèmes de santé. La meilleure approche consiste à choisir de meilleurs matériaux.
5 : CO2 expiré
Une accumulation de CO2 due à une mauvaise ventilation peut provoquer une somnolence et altérer les facultés cognitives. L’air extérieur et un système de ventilation bien réglé peuvent résoudre ce problème.
6 : Resuspension
Les activités de routine telles que marcher sur les tapis et s’asseoir sur des chaises peuvent augmenter les niveaux de poussière, qui peut transporter des polluants. Une meilleure filtration de l’air et le nettoyage des surfaces à l’aide d’aspirateurs à filtres intégrés peuvent aider.
La taille compte
Parmi les nombreuses particules présentes dans l’air intérieur, les particules exhalées de moins de 5 micromètres (μm) sont devenues un sujet de préoccupation pendant la pandémie de COVID-19 car elles peuvent persister dans l’air et transmettre des maladies.
« C’est un travail vraiment important et intéressant », déclare Elliott Gall, spécialiste de l’air intérieur à l’université d’État de Portland. « C’est un excellent exemple du type de travail interdisciplinaire [qui explore] la complexité de l’air intérieur et la façon dont il nous affecte. »
Au fil du temps, M. Allen en est venu à considérer les hommes d’affaires comme des alliés naturels, capables d’agir sur ses découvertes en matière de santé publique plus rapidement que les responsables gouvernementaux. Il s’est associé à John Macomber, professeur à la Harvard Business School et ancien PDG de l’une des plus grandes entreprises de construction de Nouvelle-Angleterre. M. Macomber a été impressionné par les recherches d’Allen, qui suggéraient qu’un sacrifice minime en matière d’efficacité énergétique, grâce à une meilleure ventilation, pouvait augmenter les résultats d’une entreprise de 10 % en réduisant l’absentéisme et en augmentant la productivité des travailleurs. « J’ai réalisé que nous avions manqué le coche », dit M. Macomber. « Nous courons après des centimes sur l’énergie alors qu’il y a des milliers de dollars en problèmes de productivité. »
Allen et Macomber ont consulté des entreprises et sont intervenus lors de conférences d’entreprises, en présentant les arguments économiques en faveur de l’amélioration de la ventilation et de la filtration, ainsi que de l’ajustement de l’éclairage, de la température et de l’humidité. « L’idée d’un bâtiment sain a été rendue trop compliquée », ont-ils écrit dans un livre qu’ils ont coécrit, Healthy Buildings : How Indoor Spaces Drive Performance and Productivity. « Il n’y a qu’une poignée de choses à faire pour rendre un bâtiment plus sain ».
Le groupe d’Allen a continué à étudier comment l’environnement intérieur affecte notre état mental. Ils ont constaté que les pilotes de ligne exposés à des niveaux de CO2 courants dans les cockpits réussissaient moins bien les tests d’intervention d’urgence exigés par la Federal Aviation Administration que lorsqu’ils respiraient un air de meilleure qualité. Ils ont montré que, pendant une vague de chaleur, les étudiants qui vivaient dans des dortoirs non climatisés avaient des temps de réaction plus lents et des capacités de résolution de problèmes plus faibles que ceux qui étaient climatisés. Ils ont montré que l’introduction de plantes et de vues de la nature sur le lieu de travail peut réduire le rythme cardiaque, la pression sanguine et d’autres indicateurs physiologiques du stress des employés de bureau.
En 2019, l’équipe d’Allen s’est lancée dans un ambitieux projet international visant à examiner les impacts à long terme de la qualité de l’air intérieur en suivant la santé physique et cognitive de plus de 300 employés de bureau dans 43 bâtiments de six pays pendant 1 an. Ils ont envoyé à chaque travailleur un bracelet pour surveiller leur physiologie et un petit capteur pour mesurer en permanence les niveaux de particules fines et de CO2 dans leur espace de travail. À des moments et à des niveaux de CO2 et de particules prédéterminés, le programme a envoyé un questionnaire sur le smartphone de chaque travailleur afin de tester son temps de réaction et ses fonctions cognitives. Les études ont montré que dans les bureaux du monde entier, une mauvaise ventilation, le CO2 et les particules (qui transportent des COV) se conjuguent pour altérer de manière significative la fonction cognitive.
Lorsque les premiers rapports sur le nouveau coronavirus sont apparus à Wuhan, en Chine, en janvier 2020, Allen a réalisé que ses années de recherche sur la qualité de l’air et la transmission des maladies dans les environnements intérieurs avaient une nouvelle pertinence. « Même si le virus était nouveau, il y a des éléments dans tout cela qui semblent assez familiers », dit-il. « Peu importe qu’il s’agisse d’un danger radiologique, biologique ou chimique. Nous savons comment évaluer le risque et mettre en place les contrôles appropriés. »
Au début de la pandémie, les experts de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et des Centres américains de contrôle et de prévention des maladies (CDC) se sont ralliés à l’idée que le virus se propageait par de grosses gouttelettes exhalées qui flottent pendant un court instant et se déposent ensuite sur les surfaces. Mais les scientifiques spécialisés dans les aérosols savaient que les virus en suspension dans l’air sont plus susceptibles de se déplacer sur des particules plus petites exhalées lorsque les gens respirent, éternuent, toussent ou parlent. D’une taille inférieure à 5 microns, ces particules peuvent traverser une pièce et s’attarder dans l’air intérieur pendant des heures.
Des spécialistes des aérosols tels que Lidia Morawska, de l’Université de technologie du Queensland (Gardens Point, Australie), Donald Milton, de l’Université du Maryland (College Park), et Linsey Marr, de l’Institut polytechnique et de l’Université d’État de Virginie, ont fait valoir que l’accent mis sur les grosses gouttelettes avait conduit à des conseils erronés concernant le lavage des emballages à l’eau de Javel, la nécessité de rester à deux mètres de distance les uns des autres – même à l’extérieur – et d’autres formes de ce que certains chercheurs ont appelé le « théâtre de l’hygiène ». Ils ont préconisé des politiques qui mettent l’accent sur le port du masque à l’intérieur et des réglementations moins draconiennes pour les personnes à l’extérieur, où le virus se disperse rapidement.
Allen s’est engagé dans ce combat, collaborant avec des spécialistes des aérosols et des chercheurs en santé publique pour rédiger des articles scientifiques et faire connaître leur cause au public. « C’est un très bon communicateur public », déclare Mme Marr, qui attribue à M. Allen le mérite d’avoir aidé son travail à obtenir l’attention qu’il mérite.
« L’une de nos plus grandes frustrations au cours de l’année écoulée est que nous en savions suffisamment pour agir très tôt », déclare Allen. « Même à la fin du mois de janvier 2020, nous savions que la transmission par voie aérienne des aérosols était non seulement vraisemblable, mais probable. » Attendre des preuves n’avait aucun sens. « C’était une pandémie, un moment de tout, alors pourquoi n’aurions-nous pas immédiatement déployé toutes les stratégies qui auraient pu aider ? » Ces stratégies, Allen le savait grâce à ses recherches, comprennent l’apport d’air extérieur dans les bâtiments chroniquement sous-ventilés et l’utilisation de filtres plus efficaces dans les unités de ventilation.
L’une de nos plus grandes frustrations au cours de l’année écoulée est que nous en savions suffisamment pour agir à temps.
Joseph Allen, Université de Harvard
Il a commencé à se réveiller à 4 heures du matin pour écrire des articles d’opinion. Ses deux premiers, parus dans le Financial Times et le New York Times, soutenaient que les bâtiments, s’ils étaient correctement ventilés, pouvaient être des armes redoutables dans la lutte contre le virus. Lui et son équipe ont mesuré le flux d’air dans les salles de classe dans différentes conditions, et Allen a expliqué que les écoles pouvaient facilement être sécurisées en ouvrant les fenêtres et en achetant le type de purificateurs d’air à particules à haut rendement vendus dans les magasins de bricolage.
Une telle proportion de ses écrits consistait à corriger des impressions erronées qu’il avait l’impression de jouer au jeu du chat et de la souris. Non, disait-il, vous n’êtes pas obligé d’essuyer vos courses avec de l’eau de Javel. Non, vous n’avez pas à éviter de faire de l’exercice à l’extérieur. Non, les écoles n’ont pas besoin d’installer de coûteux systèmes de purification de l’air.
En juillet 2020, Morawska et Milton ont écrit une lettre ouverte à l’OMS – un appel pressant à reconnaître l’importance de la transmission par aérosol. Allen faisait partie des 237 autres scientifiques de 32 pays qui ont signé cette lettre, qui préconisait de mettre davantage l’accent sur la qualité de l’air intérieur. Mais l’OMS a continué à minimiser l’importance de la transmission par aérosol. « Je pense qu’une partie de la réticence était due au fait que si [les autorités sanitaires] déclaraient qu’une maladie était transmise par l’air, il faudrait fournir des masques N95 à chaque agent de santé et avoir des salles à pression négative dans chaque hôpital, ce qui n’était pas possible », dit Marr.
Plus tard dans le mois, M. Allen et son collègue de Harvard, M. Parham Azimi, ont publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences une étude qui utilise la modélisation informatique pour reconstituer la propagation de l’épidémie de COVID-19 sur le bateau de croisière Diamond Princess. En cartographiant le système de ventilation du navire et l’emplacement des personnes qui ont contracté la maladie, ils ont montré que seuls des aérosols, et non des gouttelettes plus grosses, auraient pu parcourir les distances nécessaires dans les conduits. Des études menées par Marr, Morawska et d’autres ont abouti à des conclusions similaires.
Enfin, au début du mois de mai, après une série d’articles convaincants publiés dans les principales revues, l’OMS et les CDC ont reconnu que le virus était principalement transmis par de fins aérosols. (Même à ce moment-là, les agences n’ont pas fait de grandes annonces mais ont simplement modifié la formulation sur leurs sites web). Depuis, le CDC est allé plus loin en publiant des recommandations pour la réouverture des écoles qui soulignent l’importance d’une bonne ventilation en plus des vaccinations.
Entre-temps, Allen et ses collègues du Harvard Healthy Buildings Program ont créé un site Web contenant un guide complet sur le maintien d’une ventilation adéquate dans les écoles, les maisons et les entreprises. Le site Web conseille aux gestionnaires de bâtiments d’apporter autant d’air extérieur que possible – un taux de renouvellement de l’air ambiant de quatre à six fois par heure, soit plus du double du taux d’un immeuble de bureaux ou d’une école typique. Dans les bâtiments où l’air intérieur est recyclé, les gestionnaires devraient opter pour des filtres MERV 13 de qualité hospitalière, qui éliminent jusqu’à 90 % des particules de 2,5 microns ou moins, au lieu des filtres MERV 8 habituels, qui n’en éliminent que 20 %.
L’attention nouvelle portée à la qualité de l’air intérieur pourrait contribuer à accélérer la fin de la pandémie actuelle et peut-être même à prévenir la prochaine. Elle pourrait également entraîner des changements plus larges. Les hommes d’affaires reconnaissent la valeur de l’amélioration de l’air intérieur pour créer de meilleures conditions de travail et ajouter de la valeur à leurs propriétés. « Ce que nous constatons avec certaines parties du marché – notamment le haut de gamme, les sociétés d’investissement immobilier, les propriétaires de plusieurs immeubles de bureaux ou d’appartements – c’est qu’ils réfléchissent sérieusement à la manière de faire face à la concurrence » sur le marché post-pandémie, explique M. Macomber. « Et l’une des façons d’être compétitif est d’avoir des bâtiments plus sains ».
Allen prévoit que la nouvelle disponibilité de moniteurs personnels de qualité de l’air bon marché accélérera cette concurrence et sensibilisera davantage les gens à l’environnement intérieur. Auparavant, le seul moyen d’évaluer la qualité de l’air intérieur était d’engager un consultant coûteux. Désormais, grâce aux appareils disponibles en ligne pour moins de deux cents dollars, tout employé de bureau ou client d’hôtel peut rapidement contrôler le CO2 ; certains appareils détectent même les COV. Si les consommateurs publient les résultats sur des sites web comme Yelp, les entreprises seront obligées d’y prêter attention. (En effet, certains propriétaires d’immeubles se vantent déjà de la qualité de l’air dans leurs publicités).
« Je pense qu’il va y avoir un rééquilibrage fondamental dans la façon dont nous pensons aux espaces intérieurs », dit Allen. « Je pense que les gens ne toléreront plus les bâtiments malades, où l’on se sent fatigué, où les yeux nous démangent, où l’on a mal à la tête, ou encore où l’on est enfermé dans un bureau ressemblant à un placard, sans fenêtre. » C’est l’un des points positifs durables de la pandémie. « Cette époque est révolue », dit Allen. « A juste titre, et bon débarras. »