A meteorological-based forecasting model for predicting minimal infection rates in Culex pipiens-restuans complex using Québec’s West Nile virus integrated surveillance system

Ducrocq, Julie; Forest-Bérard, Karl; Ouhoummane, Najwa; Laouan Sidi, Elhadji; Ludwig, Antoinette; Irace-Cima, Alejandra

doi:https://open-science.canada.ca/handle/123456789/587

A meteorological-based forecasting model for predicting minimal infection rates in Culex pipiens-restuans complex using Québec’s West Nile virus integrated surveillance system

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dc.contributor.author: Ducrocq, Julie; Forest-Bérard, Karl; Ouhoummane, Najwa; Laouan Sidi, Elhadji; Ludwig, Antoinette; Irace-Cima, Alejandra
dc.date.accessioned: 2023-06-07T17:07:10Z
dc.date.available: 2023-06-07T17:07:10Z
dc.date.issued: 2022
dc.description.abstract - en: Background: The ministère de la Santé et des Services sociaux (MSSS) du Québec (Québec’s health authority) has expressed an interest in the development of an early warning tool to identify seasonal human outbreaks of West Nile virus infection in order to modulate public health interventions. The objective of this study was to determine if a user-friendly meteorological-based forecasting tool could be used to predict minimal infection rates for the Culex pipiens-restuans complex—a proxy of human risk—ahead of mosquito season. Methods: Annual minimal infection rate (number of positive pools/number of mosquitoes) was calculated for 856 mosquito traps set from 2003 to 2006 and 2013 to 2018 throughout the south of Québec’s. Coefficient of determination (R2) were estimated using the validation dataset (one third of the database by random selection) with generalized estimation equations, which were prior fitted backwards with polynomial terms using the training dataset (two thirds of the database), in order to minimize the Bayesian information criteria. Mean temperatures and precipitation were grouped at five temporal scales (by month, by season and by 4, 6 and 10-months groupings). Results: Mean temperatures and cumulative precipitation from the previous months of March (R2=0.37), May (R2=0.36), December (R2=0.35) and the autumn season (R2=0.38) accounted for ~40% of Cx. pipiens-restuans annual minimal infection rates variations. Including the “year of sampling” variable in all regression models increased the predictive abilities (R2 between 0.42 and 0.57). Conclusion: All regression models explored have too weak predictive abilities to be useful as a public health tool. Other factors implicated in the epidemiology of the West Nile virus need to be incorporated in a meteorological-based early warning model for it to be useful to the provincial health authorities.
dc.description.abstract-fosrctranslation - fr: Contexte : Le ministère de la Santé et des Services sociaux (MSSS) du Québec s’est montré intéressé par le développement d’un outil d’alerte précoce pour identifier les éclosions humaines saisonnières d’infection par le virus du Nil occidental, afin de moduler ses interventions en santé publique. L’objectif de cette étude était de déterminer si un outil de prédiction des taux d’infection minimaux dans les moustiques du complexe Culex pipiensrestuans, un indicateur du risque humain, avant la saison des moustiques, pouvait être développé et facilement utilisable, en employant les données météorologiques Méthodes : Le taux d’infection minimal annuel (nombre de lots positifs/nombre de moustiques) a été calculé pour 856 pièges entomologiques déployés de 2003 à 2006, et de 2013 à 2018 dans le sud du Québec. Les coefficients de détermination (R2) ont été estimés à l’aide du jeu de données de validation (un tiers des données sélectionnées aléatoirement) avec des équations d’estimation généralisées. Celles-ci ont été préalablement ajustées avec une méthode descendante et des termes polynomiaux, en utilisant le restant des données (représentant le jeu d’entrainement contenant les deux tiers des données), afin de minimiser les critères d’information bayésienne. Les températures moyennes et les précipitations ont été regroupées selon cinq échelles temporelles (par mois, par saison et par groupes de 4, 6 et 10 mois). Résultats : Les températures moyennes et les précipitations cumulatives des mois précédents de mars (R2 = 0,37), mai (R2 = 0,36), décembre (R2 = 0,35) et la saison automnale (R2 = 0,38) ont expliqué environ 40 % des variations des taux d’infection minimaux annuels dans les Culex pipiens-restuans. L’inclusion de la variable «année d’échantillonnage» dans tous les modèles de régression a augmenté la capacité prédictive (R2 entre 0,42 et 0,57). Conclusion : Tous les modèles de régression explorés ont des capacités prédictives trop faibles pour être utiles comme outil de santé publique. L’ajout d’autres facteurs associés à l’épidémiologie du virus du Nil occidental à ce type de modèle devrait être exploré.
dc.identifier.citation: Ducrocq J, Forest-Bérard K, Ouhoummane N, Laouan Sidi E, Ludwig A, Irace-Cima A. A meteorological-based forecasting model for predicting minimal infection rates in Culex pipiens-restuans complex using Québec’s West Nile virus integrated surveillance system. Can Commun Dis Rep 2022;48(5):196–207. https://doi.org/10.14745/ccdr.v48i05a03
dc.identifier.doi: https://doi.org/10.14745/ccdr.v48i05a03
dc.identifier.issn: 1481-8531
dc.identifier.uri: https://open-science.canada.ca/handle/123456789/587
dc.language.iso: en
dc.publisher: The Public Health Agency of Canada
dc.relation.istranslationof: https://open-science.canada.ca/handle/123456789/588
dc.rights - en: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
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dc.rights.openaccesslevel - en: Green
dc.rights.openaccesslevel - fr: Vert
dc.rights.uri - en: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.uri - fr: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.fr
dc.subject - en: Health; Epidemiology; Infectious diseases
dc.subject - fr: Santé; Épidémiologie; Maladie infectieuse
dc.subject.en - en: Health; Epidemiology; Infectious diseases
dc.subject.fr - fr: Santé; Épidémiologie; Maladie infectieuse
dc.title - en: A meteorological-based forecasting model for predicting minimal infection rates in Culex pipiens-restuans complex using Québec’s West Nile virus integrated surveillance system
dc.type - en: Accepted manuscript
dc.type - fr: Manuscrit accepté
local.article.journalissue: 5
local.article.journaltitle: Canada Communicable Disease Report
local.article.journalvolume: 48
local.pagination: 196-207
local.peerreview - en: Yes
local.peerreview - fr: Oui

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Name: Meteorological-BasedForecastingModelPredictingMinimalInfectionRates.pdf

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