Research Article

Simulating the elimination of sleeping sickness with an agent-based model

Simulation de l’élimination de la maladie du sommeil par un modèle multi-agents

¹ UMR177 IRD/CIRAD INTERTRYP, TA A17 G, Campus International de Baillarguet, 34398 Montpellier Cedex 5, France
² Faculté des Sciences, Université Montpellier 2, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France
³ École Normale Supérieure, 15 Parvis René Descartes, 69007 Lyon, France
⁴ UR GREEN, CIRAD, Campus International de Baillarguet, 34398 Montpellier Cedex 5, France

^* Corresponding author: pascal.grebaut@ird.fr

Received: 5 October 2015
Accepted: 29 November 2016

Abstract

Although Human African Trypanosomiasis is largely considered to be in the process of extinction today, the persistence of human and animal reservoirs, as well as the vector, necessitates a laborious elimination process. In this context, modeling could be an effective tool to evaluate the ability of different public health interventions to control the disease. Using the Cormas^® system, we developed HATSim, an agent-based model capable of simulating the possible endemic evolutions of sleeping sickness and the ability of National Control Programs to eliminate the disease. This model takes into account the analysis of epidemiological, entomological, and ecological data from field studies conducted during the last decade, making it possible to predict the evolution of the disease within this area over a 5-year span. In this article, we first present HATSim according to the Overview, Design concepts, and Details (ODD) protocol that is classically used to describe agent-based models, then, in a second part, we present predictive results concerning the evolution of Human African Trypanosomiasis in the village of Lambi (Cameroon), in order to illustrate the interest of such a tool. Our results are consistent with what was observed in the field by the Cameroonian National Control Program (CNCP). Our simulations also revealed that regular screening can be sufficient, although vector control applied to all areas with human activities could be significantly more efficient. Our results indicate that the current model can already help decision-makers in planning the elimination of the disease in foci.

Résumé

Bien que la trypanosomiase humaine africaine soit largement considérée comme étant en voie d’extinction aujourd’hui, la persistance de réservoirs humains et animaux (ainsi que vectoriel) va compliquer le processus d’élimination de la maladie. Dans ce contexte, la modélisation peut s’avérer être un outil efficace pour évaluer la capacité des interventions de santé publique à contrôler la maladie. À l’aide du système Cormas^®, nous avons développé HATSim, un modèle multi-agents capable d’évaluer les évolutions endémiques ainsi que la capacité des programmes nationaux de lutte à éliminer la maladie. Ce modèle prend en compte l’analyse des données épidémiologiques, entomologiques et écologiques des études de terrain menées au cours de la dernière décennie, ce qui permet de prédire l’évolution de la maladie dans cette région sur une période de 5 ans. Dans cet article, nous présentons d’abord HATSim selon les règles du protocole ODD, classiquement utilisé pour décrire les modèles en système multi-agents ; puis dans une deuxième partie, nous présentons les résultats des analyses prédictives portant sur l’évolution de la maladie du sommeil dans le village de Lambi au Cameroun, pour illustrer l’intérêt d’un tel outil. Nos résultats correspondent à ce qui a été observé par le Programme National de Lutte camerounais. Nos simulations ont également révélé que le dépistage régulier peut être suffisant, bien que la lutte antivectorielle, appliquée à tous les sites d’activités humaines, puisse être beaucoup plus efficace. Nos résultats montrent aussi que le modèle actuel peut déjà aider les décideurs dans la planification de l’élimination de la maladie dans les foyers.