1. Modeling SARS-CoV-2 viral kinetics and association with mortality in hospitalized patients from the French COVID cohort
- Author
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Néant, N. (Nadège), Lingas, G. (Guillaume), Le Hingrat, Q. (Quentin), Ghosn, J. (Jade), Engelmann, I. (Ilka), Lepiller, Q. (Quentin), Gaymard, A. (Alexandre), Ferré, V. (Virginie), Hartard, C. (Cédric), Plantier, J-C. (Jean-Christophe), Thibault, V. (V.), Marlet, J. (Julien), Montes, B. (Brigitte), Bouiller, K. (Kevin), Lescure, F-X. (François-Xavier), Timsit, J-F. (Jean-François), Faure, E. (Emmanuel), Poissy, J. (Julien), Chidiac, C. (Christian), Raffi, F. (François), Kimmoun, A. (Antoine), Etienne, M. (Manuel), Richard, J-C. (Jean-Christophe), Tattevin, P. (Pierre), Garot, D. (Denis), Le Moing, V. (Vincent), Bachelet, D. (Delphine), Tardivon, C. (Coralie), Duval, X. (Xavier), Yazdanpanah, Y. (Yazdan), Mentré, F. (France), Laouénan, C. (Cédric), Visseaux, B. (Benoit), Guedj, J. (Jérémie), plantier, Infection, Anti-microbiens, Modélisation, Evolution (IAME (UMR_S_1137 / U1137)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Université Sorbonne Paris Nord, Services de Maladies Infectieuses et Tropicales [CHU Bichat], AP-HP - Hôpital Bichat - Claude Bernard [Paris], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Institut de Microbiologie [CHRU Lille], Pôle de Biologie Pathologie Génétique [CHU Lille], Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), Carcinogénèse épithéliale : facteurs prédictifs et pronostiques - UFC (UR 3181) (CEF2P / CARCINO), Centre Hospitalier Régional Universitaire de Besançon (CHRU Besançon)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Centre Hospitalier Régional Universitaire de Besançon (CHRU Besançon), Hospices Civils de Lyon (HCL), Centre hospitalier universitaire de Nantes (CHU Nantes), Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l'Environnement (LCPME), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de virologie [Rouen], Hôpital Charles Nicolle [Rouen], CHU Rouen, Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-CHU Rouen, Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), CHU Pontchaillou [Rennes], Morphogénèse et antigénicité du VIH et du virus des Hépatites (MAVIVH - U1259 Inserm - CHRU Tours ), Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours)-Université de Tours (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier), Laboratoire Chrono-environnement (UMR 6249) (LCE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Service d'anesthésie - réanimation chirurgicale [CHU Bichat], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-AP-HP - Hôpital Bichat - Claude Bernard [Paris], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université Paris Cité (UPCité), Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 (CIIL), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service des maladies infectieuses et tropicales [CHU Lyon] (hôpital de la Croix-Rousse), Hôpital de la Croix-Rousse [CHU Lyon], Centre d’Investigation Clinique de Nantes (CIC Nantes), Université de Nantes (UN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre hospitalier universitaire de Nantes (CHU Nantes), Défaillance Cardiovasculaire Aiguë et Chronique (DCAC), Centre Hospitalier Régional Universitaire de Nancy (CHRU Nancy)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lorraine (UL), Cardiovascular and Renal Clinical Trialists [Vandoeuvre-les-Nancy] (INI-CRCT), Institut Lorrain du Coeur et des Vaisseaux Louis Mathieu [Nancy], French-Clinical Research Infrastructure Network - F-CRIN [Paris] (Cardiovascular & Renal Clinical Trialists - CRCT ), Service de Réanimation Médicale [CHRU Nancy], Centre Hospitalier Régional Universitaire de Nancy (CHRU Nancy), Service des Maladies Infectieuses et Tropicales [Hôpital Charles Nicolle, Rouen], Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modeling & analysis for medical imaging and Diagnosis (MYRIAD), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), ARN régulateurs bactériens et médecine (BRM), Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Service de Médecine Intensive et Réanimation [Tours], Département Maladies Infectieuses et Tropicales, Hôpital Universitaire, Montpellier, France, Département d’Epidémiologie, de Biostatistique et de Recherche Clinique [AP-HP Hôpital Bichat - Claude Bernard] (DEBRC), Centre d'investigation Clinique [CHU Bichat] - Épidémiologie clinique (CIC 1425), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), The study has received financial support from the National Research Agency (ANR) through the ANR-Flash call for COVID-19 (Grant ANR-20-COVI-0018) and the Bill and Melinda Gates Foundation under Grant Agreement INV-017335. The French cohort was supported by the REACTing consortium and by a grant from the French Ministry of Health (Grant PHRC 20-0424). The funders had no role in the study design, in the collection, analysis, and interpretation of data, in the writing of the report, and in the decision to submit the article for publication., ANR-20-COVI-0018,TheraCoV,Dynamique virale au niveau individuel et populationnel : implications pour l'optimisation des stratégies antivirales(2020), Normandie Université (NU)-Département de microbiologie : Bactério, Virologie, Parasito, Hygiène, Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), HAL UR1, Admin, Dynamique virale au niveau individuel et populationnel : implications pour l'optimisation des stratégies antivirales - - TheraCoV2020 - ANR-20-COVI-0018 - COVID-19 - VALID, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)-Université Sorbonne Paris Nord, Carcinogénèse épithéliale : facteurs prédictifs et pronostiques - UFC (EA 3181) (CEF2P / CARCINO), Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre Hospitalier Régional Universitaire de Besançon (CHRU Besançon), Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-CHU Rouen, Laboratoire Chrono-environnement - CNRS - UBFC (UMR 6249) (LCE), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle (UGSF), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours), Université de Tours-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU TOURS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU TOURS), Université de Lille, CNRS, Infection, Anti-microbiens, Modélisation, Evolution [IAME (UMR_S_1137 / U1137)], Pathogenèse virale du diabète de type 1 - ULR 3610, Carcinogénèse épithéliale : facteurs prédictifs et pronostiques - UFC (UR 3181) [CEF2P / CARCINO], Centre Hospitalier Régional Universitaire de Besançon [CHRU Besançon], Centre hospitalier universitaire de Nantes [CHU Nantes], Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l'Environnement [LCPME], Morphogénèse et antigénicité du VIH et du virus des Hépatites [MAVIVH - U1259 Inserm - CHRU Tours ], CHU Montpellier, Laboratoire Chrono-environnement (UMR 6249) [LCE], Service des maladies infectieuses et tropicales, Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 [CIIL], Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle (UGSF) - UMR 8576, Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 [UGSF], Service de Maladies Infectieuses et Tropicales [Hôpital de la Croix-Rousse - HCL], Centre d’Investigation Clinique de Nantes [CIC Nantes], Défaillance Cardiovasculaire Aiguë et Chronique [DCAC], Cardiovascular and Renal Clinical Trialists [Vandoeuvre-les-Nancy] [INI-CRCT], French-Clinical Research Infrastructure Network - F-CRIN [Paris] [Cardiovascular & Renal Clinical Trialists - CRCT ], Service des maladies infectieuses et tropicales [Rouen], Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé [CREATIS], ARN régulateurs bactériens et médecine [BRM], Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours [CHRU Tours], Département d'épidémiologie, biostatistique et recherche clinique, and Centre d'investigation Clinique [CHU Bichat] - Épidémiologie clinique [CIC 1425]
- Subjects
Male ,0301 basic medicine ,Medical Sciences ,viruses ,MESH: Hospitalization ,Antibodies, Viral ,0302 clinical medicine ,Risk Factors ,MESH: Risk Factors ,Nasopharynx ,Epidemiology ,MESH: COVID-19 ,Prospective Studies ,030212 general & internal medicine ,MESH: Models, Theoretical ,Prospective cohort study ,MESH: Aged ,education.field_of_study ,[SDV.MHEP] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology ,Multidisciplinary ,MESH: Kinetics ,Mortality rate ,Biological Sciences ,Viral Load ,Prognosis ,viral dynamics ,3. Good health ,Hospitalization ,Survival Rate ,[SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology ,MESH: RNA, Viral ,Cohort ,RNA, Viral ,Female ,France ,MESH: Viral Load ,Viral load ,medicine.medical_specialty ,MESH: Survival Rate ,Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ,Population ,MESH: Prognosis ,03 medical and health sciences ,Internal medicine ,medicine ,Humans ,MESH: SARS-CoV-2 ,education ,[SDV.MP] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology ,Survival rate ,Aged ,MESH: Humans ,SARS-CoV-2 ,business.industry ,COVID-19 ,Models, Theoretical ,mortality ,MESH: Male ,MESH: Nasopharynx ,MESH: Prospective Studies ,MESH: France ,Kinetics ,030104 developmental biology ,business ,MESH: Female ,MESH: Antibodies, Viral ,[SDV.MHEP]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology - Abstract
Significance A detailed characterization of viral load kinetics and its association with disease evolution is key to understand the virus pathogenesis, identify high-risk patients, and design better treatment strategies. We here analyze the mortality and the virological information collected in 655 hospitalized patients, including 284 with longitudinal measurements, and we build a mathematical model of virus dynamics and survival. We predict that peak viral load occurs 1 d before symptom onset, on average, and that dynamics of decline after peak is slower in older patients. Viral load dynamics after hospital admission is an independent predictor of the risk of death, suggesting that prolonged viral shedding of high quantities of virus is associated with poor outcome in this population., The characterization of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) viral kinetics in hospitalized patients and its association with mortality is unknown. We analyzed death and nasopharyngeal viral kinetics in 655 hospitalized patients from the prospective French COVID cohort. The model predicted a median peak viral load that coincided with symptom onset. Patients with age ≥65 y had a smaller loss rate of infected cells, leading to a delayed median time to viral clearance occurring 16 d after symptom onset as compared to 13 d in younger patients (P < 10−4). In multivariate analysis, the risk factors associated with mortality were age ≥65 y, male gender, and presence of chronic pulmonary disease (hazard ratio [HR] > 2.0). Using a joint model, viral dynamics after hospital admission was an independent predictor of mortality (HR = 1.31, P < 10−3). Finally, we used our model to simulate the effects of effective pharmacological interventions on time to viral clearance and mortality. A treatment able to reduce viral production by 90% upon hospital admission would shorten the time to viral clearance by 2.0 and 2.9 d in patients of age
- Published
- 2021