Future City Lab: théorie des germes

Épidémie de choléra à New York

Interdisciplinaire

Mots clés: microbe, pathogène, causalité, corrélation, épidémie, théorie des germes
Vignette
Source: www.flickr.com/OSFisher

Estimation du temps: 2-3 périodes de cours

Objectifs :

Les étudiants vont:

  • définir les critères permettant de déterminer la cause d'une maladie
  • faire la distinction entre la causalité et la corrélation grâce à un plan expérimental
  • discuter de l'impact des préjugés lors de l'épidémie de choléra en 19th-siècle de New York

Matériaux :

  • Présentation (fournie)
  • Documents (fournis)

Normes:

  • CCSS.ELA-LITERACY.RST.11-12.7 : Intégrer et évaluer plusieurs sources d'information présentées dans divers formats et médias (p. Ex. Données quantitatives, vidéo, multimédia) afin de répondre à une question ou de résoudre un problème.
  • CCSS.ELA-LITERACY.RST.11-12.9 : Synthétiser des informations provenant d'une gamme de sources (par exemple, textes, expériences, simulations) en une compréhension cohérente d'un processus, d'un phénomène ou d'un concept, en résolvant les informations contradictoires lorsque cela est possible

Questions d'orientation:

  1. Comment prouver ce qui cause la maladie?
  2. Pourquoi la distinction entre corrélation et causalité importe-t-elle réellement dans notre vie quotidienne?

    Procédures

    Remarque: Cette leçon suppose que les élèves comprennent les principes fondamentaux de la conception expérimentale.

    Au 19th siècle, tout le monde ne savait pas (ou ne croyait pas) que les micro-organismes causaient des maladies transmissibles. Une école de pensée concurrente a adhéré à la «théorie des miasmes», selon laquelle la faible qualité de l'air était la principale source de maladie. Dans la première activité, les élèves imagineront qu'ils sont microbiologistes. L'enseignant guide les élèves tout au long du processus d'identification d'une espèce spécifique de bactérie comme cause d'une maladie qui affecte les vaches. Grâce à ce processus, les élèves apprendront la différence entre la corrélation et la causalité, car de nombreuses bactéries sont présentes chez les vaches mais ne provoquent pas toutes des maladies. Une fois que les élèves auront développé leur propre procédure pour identifier les «whodunit», il leur sera révélé qu'ils ont en fait redécouvert Les postulats de Koch. (Dans les années 1870, Robert Koch a identifié Bacillus anthracis comme la cause des épidémies d'anthrax chez les bovins.) Les élèves pratiquent ensuite cette compétence.

    Dans la deuxième activité, l'enseignant présente l'épidémie de choléra de New York dans les années 1830. Les étudiants sont invités à identifier les sources potentielles de l'épidémie et à proposer comment ils testeraient leurs hypothèses. Les élèves sont ensuite chargés de construire un argument pour convaincre un New Yorkais que Vibrio cholerae est la cause du choléra, et pas du mauvais air. Enfin, les élèves sont conduits dans une discussion sur la façon dont les préjugés (aggravés par la confusion de corrélation et de causalité) auraient pu conduire à une épidémie pire qu'elle ne l'aurait pu.

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  1. Le mystère des vaches mourantes I: préparer le terrain
  2. Établir le cadre: Un groupe d'éleveurs de bétail dans l'État de New York rapporte qu'une grande quantité de leurs vaches meurent. Les agriculteurs remarquent que les vaches semblent mourir rapidement, souvent sans avertissement. Dites aux élèves qu'ils sont des microbiologistes chargés de résoudre la question de ce qui tue les vaches. On leur demande (sur les diapositives et sur les documents) deux questions qu'ils pourraient vouloir poser et une action qu'ils pourraient prendre pour les aider à en savoir plus.

    Les questions probables ressembleront à:

    1.) Qu'est-ce que les vaches ont mangé?

    2.) Quel âge ont les vaches?

    Les questions idéales seraient:

    1.) Quelles différences existe-t-il entre les vaches qui sont mortes et celles qui ne sont pas mortes?

    2.) Qu'ont en commun les vaches mortes?

    Actions potentielles:

    1.) Examiner les vaches mortes et / ou vivantes

    2.) Prendre les données du recensement sur les vaches: âge, sexe, poids, etc.

  3. Le mystère des vaches mourantes II: causalité c. Corrélation
  4. À la suggestion des étudiants, dites que nous avons autopsié les vaches malades et cultivé des bactéries de leurs tripes. Révéler la première découverte: toutes les vaches malades avaient l'espèce Bacillus anthracis. Posez trois nouvelles questions (sur les diapositives et le document)

    1. Quelle est une raison B.anthracis pourrait être la cause de la maladie? Réponse: Nous savons que certaines bactéries sont des agents pathogènes. B.anthracis se trouve dans toutes les vaches mortes, donc elles pourraient être la cause du décès.

    2. Quelle est la raison B.anthracis pourrait NE PAS être la cause de la maladie? Réponse: jeCela pourrait être une coïncidence. B.anthracis pourrait être une espèce bactérienne bénigne commune.

    3. De quelles informations supplémentaires avez-vous besoin? Réponse: WIl faut d'abord savoir si B.anthracis se retrouve aussi chez les vaches en bonne santé!

    Une fois que les élèves ont écrit et partagé leurs réponses, révélez maintenant B.anthracis ne se trouve PAS chez les vaches en bonne santé. Qu'est-ce que cela implique? Réponse Cela soutient l'idée que B.anthracis est notre agent pathogène, contrairement à une bactérie qui a été trouvée chez les vaches saines et malades telles que P. ruminicole.

    À ce stade, expliquez que nous avons maintenant établi une corrélation. Définissez la corrélation (à l'aide de la diapositive). Une corrélation N'EST PAS la même chose qu'établir la cause. L'exemple de la présentation est que la pluie dans le Bronx est fortement corrélée à la consommation de poisson aux États-Unis. Il s'agit d'une forte corrélation, mais d'une coïncidence.

  5. Le mystère des vaches mourantes III: établir la cause
  6. Demandez aux élèves: Comment les scientifiques établissent-ils la cause? (Réponse: Expériences.) Alors, que manquait-il plus tôt à notre enquête qui en ferait une expérience? (Réponse Un groupe témoin.)

    Dites aux élèves (à l'aide de diapositives) qu'ils ont le matériel suivant avec lequel travailler pour concevoir leur expérience:

    1.) Autant de vaches en bonne santé qu'elles en ont besoin

    2.) Culture liquide de B.anthracis dans des tubes à essai

    3.) Culture liquide de P. ruminicole dans des tubes à essai

    Idéalement, les élèves imagineront une expérience d'infection d'un groupe de vaches avec B.anthracis (le groupe test) et un autre groupe avec P. ruminicole (le contrôle, présumé sûr). Si B.anthracis est la cause de la maladie, le groupe test va mourir et le contrôle survit. Si B.anthracis est bénigne, toutes les vaches vivront. Si donner aux vaches de grandes quantités de bactéries en général est nocif, les vaches des deux groupes mourront.

    Notez que cette leçon est basée sur des méthodes utilisées en médecine historique, dans lesquelles il a été supposé acceptable d'effectuer des expériences sur des animaux. La science médicale s'est éloignée de plus en plus de l'utilisation d'animaux dans l'expérimentation, surtout à mesure que la technologie scientifique s'améliore. L'affaire contre l'expérimentation animale, du Comité des médecins pour une médecine responsable: http://www.pcrm.org/sites/default/files/pdfs/research/research/Problems-Associated-with-Animal-Experimentation.pdf

    Après que les élèves ont conçu leurs expériences, révèlent qu'ils ont redécouvert les expériences de Robert Koch, qui a prouvé que B.anthracis a été à l'origine d'épidémies de fièvre charbonneuse chez les bovins en 19th-century Allemagne. Les postulats de Koch sont les suivants:

    1.) Le microbe doit être trouvé chez les personnes malades mais PAS chez les personnes en bonne santé.

    2.) Le microbe est cultivé à partir d'individus malades.

    3.) Les microbes devraient provoquer des maladies lorsqu'ils sont introduits chez des individus en bonne santé.

    4.) Exactement le même microbe est cultivé à partir d'individus nouvellement malades.

    Les deux premières étapes consistent à établir une corrélation. La troisième étape établit la causalité. La quatrième corrélation double vérification.

    Permettre aux étudiants de consolider leurs connaissances en pratiquant les étapes en utilisant la tuberculose comme exemple. La dernière question sur le document demande: Quel est un problème potentiel avec l'utilisation des postulats de Koch?

    Les élèves devraient être en mesure d'identifier au moins un problème, notamment: le problème d'éthique d'infecter les humains et les animaux, toutes les maladies ne sont pas causées par des bactéries, les bactéries peuvent muter et changer.

  7. Le choléra à New York I: argument scientifique
  8. Préparez le terrain, en utilisant potentiellement Cet article pour référence. Dans les années 1830, des milliers de personnes sont mortes du choléra. Demandez aux élèves quels ont été, selon eux, les facteurs contributifs. (Les réponses peuvent inclure: mauvais assainissement, nourriture gâtée, mauvaise eau, surpopulation.)

    Nous savons maintenant que le choléra est causé par une bactérie d'origine hydrique nommée Vibrio cholerae. Demandez: quelles preuves pourriez-vous utiliser pour convaincre un New-Yorkais que le choléra a été causé par une bactérie et non par une mauvaise qualité de l'air (comme le postule la théorie des miasmes?). En fait, le choléra était beaucoup plus répandu dans les villes et les villes ont une qualité de l'air moins bonne. Le choléra a le plus touché les pauvres et les pauvres ont tendance à vivre dans des zones de mauvaise qualité de l'air. Ils n'avaient pas les moyens de partir en vacances à la campagne et de prendre l'air.

    Le choléra est transmis par la mauvaise eau et le contact avec les matières fécales. Les pauvres ont également tendance à vivre dans des zones de mauvaise hygiène et dans des quartiers beaucoup plus proches les uns des autres, ce qui augmente le taux de transmission de la maladie. En fait, le choléra est une maladie résultant de la surpopulation sans infrastructure appropriée pour le soutenir.

    Méthodes possibles:

    1.) Établir une corrélation en cultivant V.cholerae des personnes malades.

    2.) Provoquer le choléra chez les non-humains (peut-être des souris) en leur injectant V.cholerae.

    Expliquez que bien que les New-Yorkais n'aient pas réglé la source du choléra, cette épidémie, accompagnée d'un incendie majeur en 1835, a aidé la ville à prendre la décision de construire l'aqueduc de Croton (la construction commence en 1837 et se termine en 1842). L'eau potable était largement disponible dans toute la ville dans les années 1850 et New York n'a plus jamais connu d'épidémie de choléra majeure.

    Terminez cette discussion en présentant le travail du Dr John Snow, qui a d'abord aidé à identifier l'eau comme source de choléra lors d'une épidémie de choléra à Londres en 1854. En cartographiant systématiquement les cas de choléra, il a pu réaliser que la plupart se regroupaient autour d'un seul puits infecté . Ce type de collecte minutieuse des données doit être la base d'une politique de santé publique scientifiquement valable.

  9. Le choléra à New York II: implications sociales
  10. Analyse scientifique contrastée avec des instincts de parti pris social: lors de l'épidémie de choléra de 1832, la maladie a frappé les régions les plus pauvres et les plus durement, en particulier une région du Lower Manhattan appelée Five Points où vivaient les New Yorkais noirs et irlandais. L'attitude de beaucoup à l'époque était que ces personnes étaient malades à cause de leurs défauts moraux. Discutez avec les élèves: comment l'utilisation abusive de la corrélation peut-elle affecter la politique de santé? Comment la confusion corrélation / causalité pourrait-elle renforcer les attitudes racistes ou classistes?

  11. Conclusion
  12. Cette leçon nous a montré l'importance d'une collecte minutieuse des données lorsque nous identifions les sources de maladie lors des épidémies - et comment cela peut entraîner des développements, comme la construction de l'aqueduc de Croton, qui sont finalement bénéfiques pour tous. Jusqu'à présent, nous nous sommes concentrés sur les sources historiques et la science moderne est beaucoup plus sophistiquée qu'elle ne l'était il y a 150 ans. Pouvez-vous penser à des épidémies modernes et aux défis d'un traitement efficace? (Les réponses possibles pourraient inclure à nouveau le Zika, l'Ebola ou le choléra dans les pays sous-développés.) Y a-t-il quelque chose que nous, citoyens, pouvons faire pour aider à réduire les taux de transmission?

Ressources additionnelles

http://choleramap.pulitzercenter.org (voir le chapitre sur la ville de New York, bien qu'il soit fortement recommandé d'envisager un cas moderne de Post-au-Prince).

Site Web du Comité des médecins pour une médecine responsable: http://www.pcrm.org/research/animaltestalt/animaltesting

Fieldtrips: ce contenu est inspiré de la Laboratoire de la future ville galerie dans l'exposition phare du Musée, New York à son noyau. Si possible, pensez à emmener vos élèves en excursion! Visite https://www.mcny.org/education/field-trips pour en savoir plus.

Remerciements

Cette série de plans de cours pour New York à son noyau a été développé en collaboration avec un groupe de discussion composé d'enseignants des écoles publiques de New York: Joy Canning, Max Chomet, Vassili Frantzis, Jessica Lam, Patty Ng et Patricia Schultz.

Ce projet a été rendu possible en partie par le Institut des services des musées et des bibliothèques.

Les opinions, constatations, conclusions ou recommandations exprimées dans ces leçons ne représentent pas nécessairement celles de l'Institut des services des musées et bibliothèques.