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Puissance statistique : votre étude détectera-t-elle l'effet ?

Calculez la puissance d'un test t à deux échantillons à partir de la taille d'effet d, de l'effectif par groupe et de α, l'effectif nécessaire pour une puissance visée et le plus petit effet détectable.

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Valeur hors limites

Valeur hors limites

Type de test
%

Valeur hors limites

Résultats

Puissance (1 − β)

80,1 %

Puissance suffisante (norme usuelle de 80 %)

Effectif par groupe pour la puissance visée

64

Risque de deuxième espèce β
19,9 %
Effectif total nécessaire (deux groupes)
128
Plus petit effet d détectable à la puissance visée
0,495
Paramètre de décentrage δ = d × √(n ÷ 2)
2,828

Qu’est-ce que la puissance statistique ?

La puissance d’un test est la probabilité qu’il détecte un effet qui existe réellement. Une étude d’une puissance de 50 % manque un vrai effet une fois sur deux : elle gaspille des moyens et produit des résultats non concluants. La norme usuelle est une puissance de 80 %, parfois 90 % pour un essai confirmatoire. Son complément, β = 1 − puissance, est le risque de deuxième espèce (faux négatif).

La puissance dépend de quatre grandeurs : la taille d’effet, l’effectif, le seuil α et le caractère unilatéral ou bilatéral du test. Fixez-en trois, la quatrième s’en déduit.

Les formules

Pour un test t à deux échantillons, avec n sujets par groupe et une taille d’effet d de Cohen :

  • paramètre de décentrage : δ = d × √(n ÷ 2) ;
  • puissance ≈ P(T > t_crit − δ) avec 2n − 2 degrés de liberté, plus la minuscule queue opposée en bilatéral.

Effectif par groupe pour une puissance visée :

n ≈ 2 × ((z₁₋α/₂ + z_puissance) ÷ d)² + z₁₋α/₂² ÷ 4

Le dernier terme est une correction pour petits effectifs qui aligne le résultat, à un sujet près, sur les logiciels exacts comme G*Power.

Exemple

Effet attendu d = 0,5 (moyen), 64 sujets par groupe, α = 0,05 en bilatéral :

  • δ = 0,5 × √32 ≈ 2,83 ;
  • puissance ≈ 80 %, soit β ≈ 20 % ;
  • 64 sujets par groupe (128 au total) sont exactement ce qu’il faut pour 80 % ;
  • avec 64 sujets par groupe, le plus petit effet détectable avec 80 % de puissance est d ≈ 0,50.

Choisir la taille d’effet

C’est l’hypothèse la plus délicate. Plusieurs options :

  • le plus petit effet qui aurait un intérêt pratique ou clinique, le meilleur choix ;
  • un effet tiré d’études antérieures, en gardant à l’esprit que les effets publiés sont souvent surestimés ;
  • les conventions de Cohen, en dernier recours : d = 0,2 faible, 0,5 moyen, 0,8 fort.

Diviser la taille d’effet par deux multiplie l’effectif par quatre environ : d = 0,25 demande près de 253 sujets par groupe pour 80 % de puissance.

Bonnes pratiques

  • Calculez la puissance avant de recueillir les données. La puissance « a posteriori » calculée à partir de l’effet observé n’apporte rien de plus que la valeur p.
  • Anticipez les perdus de vue : avec 15 % d’abandons attendus, divisez l’effectif nécessaire par 0,85.
  • Le calcul d’effectif est exigé dans les protocoles de recherche clinique soumis aux comités de protection des personnes (CPP).
  • Groupes inégaux, plans appariés ou autres tests demandent d’autres formules ; pour des données appariées, la taille d’effet est la différence moyenne divisée par l’écart-type des différences.

Questions fréquentes

Quelle puissance statistique viser ?

80 % est la norme usuelle ; 90 % est courant pour les essais cliniques confirmatoires.

Combien de sujets pour détecter un effet moyen ?

Pour d = 0,5, α = 0,05 en bilatéral et 80 % de puissance, environ 64 par groupe.

Pourquoi un petit effet demande-t-il autant de sujets ?

L'effectif nécessaire varie comme 1 ÷ d² : diviser l'effet par deux multiplie n par quatre environ.

Faut-il calculer la puissance après l'étude ?

Non : la puissance a posteriori, fondée sur l'effet observé, ne fait que reformuler la valeur p. Calculez-la avant le recueil des données.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.