Élucidation du mode de propagation du choléra

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Élucidation du mode de propagation du choléra

Exploitation d’études épidémiologiques descriptives géographiques et d’études statistiques qui limitèrent le développement du choléra en Angleterre au 19^ème siècle.

Auteures : Catherine Meillaud et Catherine Palmier

Liens avec le BO

Programme de SVT de sciences de la vie et de la Terre de seconde
BO spécial du 22 Janvier 2019

Thème : corps humain et santé, Microorganismes et santé : Agents pathogènes et maladies vectorielles

Notions du programme : Certaines maladies causées par des agents pathogènes sont transmises directement entre êtres humains […] Les agents pathogènes (virus, certaines bactéries ou certains eucaryotes) vivent aux dépens d’un autre organisme, appelé hôte (devenu leur milieu biologique), tout en lui portant préjudice (les symptômes). La propagation du pathogène se fait par changement d’hôte. Il exige soit un contact entre hôtes, soit par le milieu ambiant (air, eau), […]. La propagation peut être plus ou moins rapide et provoquer une épidémie (principalement avec des virus).
La connaissance de la propagation du pathogène (voire, s’il y en a un, du vecteur) permet d’envisager les luttes individuelles et collectives. Les comportements individuels et collectifs permettent de limiter la propagation (gestes de protection, mesures d’hygiène, vaccination, etc.)

Objectifs

Cartographier une pathologie en la visualisant sur un système d’information géoscientifique.
Mener une analyse statistique simple sur des données de santé
Communiquer sur ses démarches, ses résultats et ses choix, en argumentant.

Problème

On cherche à comprendre comment des études épidémiologiques descriptives géographiques d’une part et des études statistiques d’autre part ont permis de limiter le développement du choléra en Angleterre au 19^ème siècle.

Proposition didactique

Motivation de la séance
En ce début de XXI^e siècle, le choléra et ses modes de transmission sont bien connus. L’agent responsable de la maladie est la bactérie Vibrio cholera ou bacille virgule. Il fut découvert par F. Pacini en 1854 puis, à nouveau, par R. Koch en 1883. Les symptômes du choléra sont des diarrhées sévères et abondantes conduisant à une forte déshydratation. En l’absence de traitement rapide, sa forme classique peut causer la mort dans plus de la moitié des cas. Entre le XIX^e et le XX^e siècle, sept épidémies de choléra constituent les indices connus d’une circulation généralisée des agents épidémiques dans différentes régions de la planète.
L’épidémie semble avoir débuté en 1826 dans la colonie britannique du Bengale. Elle a suivi les grands axes de circulation commerciaux et militaires de l’époque, se propageant à partir des anciennes grandes routes continentales et des nouveaux axes maritimes issus des colonisations. Entre 1830 et 1832, l’Asie du Nord-Est, une grande partie de l’Europe centrale et du Nord ainsi que l’est de l’Amérique du Nord identifièrent des cas de cette maladie. En 1837, la côte occidentale du Mexique, l’Égypte dans l’Empire Ottoman et les colonies françaises du Nord-Ouest de l’Afrique semblent avoir été les dernières régions à avoir répertorié des cas.
Bien que l’étiologie de la maladie (étude de ses causes) ne fût pas encore connue au début du XIX^e siècle, certaines hypothèses sur sa transmission avaient été posées par les médecins militaires de l’Empire des Indes britanniques dès la fin des années 1820. En Europe, à partir de 1830, la découverte des cas dits de choléra-morbus suscita de nombreuses inquiétudes, des peurs et des réactions : émeutes, renforcement des contrôles aux frontières, rumeurs...
L’eau de boisson, les aliments souillés par les fèces sont à l’origine de la contamination.

Le travail de John Snow est un exemple précurseur de l’intérêt de l’épidémiologie descriptive géographique (répartition des maladies dans une population) à des fins préventives.
Il a en effet convaincu les autorités londoniennes de fermer une fontaine publique pour limiter les contaminations.
Les études statistiques de William Farr préciseront ensuite l’origine de la contamination des fontaines.

2. Formulation de l’activité

Questionnement global : Mettre en relation les informations apportées par les différents documents pour expliquer comment John Snow et WillianFarr ont compris comment se faisait la propagation du choléra sans avoir identifié le microorganisme à l’origine de l’épidémie ou le pathogène.

Questionnement différencié :

Exploiter le document 1 et les données d’archives cartographiées avec Google Earth afin de reconstituer l’analyse réalisée par John Snow en 1853 ayant conduit à limiter la propagation du choléra.
Expliquer, à l’aide des documents 1 et 2, à quelles précisions sur la contamination ont abouti les travaux de Snow et Farr.
Déterminer si ces analyses prouvent l’origine de la contamination.

Supports numériques

Fichier Google Earth de localisation et du nombre de morts : cholera_deaths2.kml
Fichier Google Earth de localisation des fontaines publiques équipées de pompes et de localisation des stations de pompage : pumps2.kmz

Corpus documentaire

Document 1 : Résumé des travaux historiques de J. Snow et W. Farr.

Snow, à la suite notamment de son expérience clinique, n’arrive plus à adhérer à la théorie des miasmes pour expliquer les épidémies de choléra. Il pense que le choléra doit se développer à la suite de l’ingestion — et non plus de l’inhalation — d’une sorte de poison et il suspecte que l’eau joue un rôle dans sa propagation. En 1849, il fait connaître son opinion dans la première édition de son ouvrage intitulé On the mode of communication of cholera. Ces premiers écrits rencontrent le scepticisme de ses contemporains.
Pour W. Farr, le choléra se transmet peut-être directement par l’eau, plus sûrement par l’atmosphère. Il connaît l’argumentation de J. Snow et de W. Budd en faveur de la transmission par l’eau, celle-ci assurant le relai entre l’ingestion et l’excrétion de personnes atteintes (on ne parle pas encore de bacille ; R. Koch le découvrira en 1883). Mais Farr se range plutôt du côté de Glaisher qui insistait sur le rôle de l’évaporation, ce qui s’accordait bien avec sa propre théorie miasmatique.
C’est par l’étude de l’épidémie de choléra survenue à Newcastle-upon-Tyne en 1853 qui fit 1 500 morts en un peu moins d’un mois, que Farr eut l’idée d’étudier l’approvisionnement en eau dans les quartiers sud de Londres. A Newcastle-upon-Tyne, les eaux usées de la ville sont rejetées dans le fleuve et s’écoulent vers la mer. A la fin d’un été chaud et sec, la Compagnie des eaux de Newcastle-upon-Tyne réactive une vieille station de pompage sur la Tyne afin d’accroître ses capacités affaiblies : de l’eau est alors pompée dans une partie du fleuve soumise aux marées, ce qui a pour effet d’introduire de l’eau polluée dans le système d’approvisionnement.
Partant du cas de Newcastle-upon-Tyne, Farr écrivit aux compagnies des eaux de Londres pour savoir si elles s’étaient déjà pliées au "Metropolis Act" de 1852 qui interdisait aux compagnies des eaux de pomper dans la partie de la Tamise soumise aux marées. Le microscope et l’analyse chimique ont confirmé l’évidence, en montrant que l’eau pompée dans cette zone contient une grande quantité de matière organique ; qu’elle est la plus impure et que des fragments de fibre musculaire existent dans cette eau. Les autres eaux sont de meilleure qualité.
Les Compagnies Southwark/Vauxhall et Lambeth tirent leur eau d’une partie de la Tamise pour alimenter le sud de Londres. Les tuyaux de ces deux compagnies avaient été posés la plupart du temps ensemble, et les branchements aux maisons et aux fontaines publiques opérés au hasard. La population était ainsi distribuée au hasard à l’exception d’un fait : la source d’approvisionnement.
Donc Farr fournit à Snow, chaque jour, la liste des adresses des victimes du choléra à Londres. Snow, avec des bénévoles, se rend sur place, cartographie les cas et leur distance aux fontaines, puis détermine le nom de la Compagnie des Eaux.
Il s’agissait d’une expérience en grandeur réelle, qui apportait à Snow la preuve qu’il cherchait : une confirmation de la propagation du choléra par l’eau.
Tableau de la répartition des morts en fonction du lieu de pompage et de la compagnie des eaux
^{Source : https://www.persee.fr/doc/adh_0066-2062_1989_num_1989_1_1741}
Tableau de la répartition des morts en fonction de la localisation et de l’origine de l’eau

Document 2 : La découverte de l’agent du choléra.

La bactérie Vibrio cholerae est l’agent du choléra.
Découverte en 1854 par Filippo Pacini, elle fut oubliée en raison de la théorie des miasmes alors en vigueur à cette époque.
Redécouverte plus tard en 1883 par Robert Koch, Vibrio cholerae (ou vibrion cholérique ou bacille virgule) est une bactérie en forme de bâtonnet incurvé. Elle possède également un flagelle qui lui donne une mobilité.
Elle vit habituellement dans les écosystèmes aquatiques mais l’Homme est également un réservoir.

L’agent du choléra est la bactérie Vibrio cholerae, un bacille à flagelle. © AJC1, Flickr, CC by-nc 2.0

^{Source : https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/medecine-vibrio-cholerae-7812/}

Sources documentaires principales

http://geoconfluences.ens-lyon.fr/doc/transv/sante/SanteScient5.htm
http://www.who.int/fr/news-room/fact-sheets/detail/cholera
https://www.persee.fr/doc/adh_0066-2062_1989_num_1989_1_1741

Proposition pédagogique

Phase individuelle : les élèves prennent connaissance du corpus documentaire et découvrent les recherches menées par John Snow et William Farr.
Phase en binôme ou en groupe de 4 élèves : les élèves explorent les données de Google Earth, les mettent en relation avec les informations extraites du corpus documentaire et leurs connaissances de seconde. Ils se mettent d’accord et rédigent en commun un paragraphe argumenté.

Classe inversée : les élèves prennent connaissance du corpus documentaire en amont du cours, à la maison. Lors de leur retour en cours, ils découvrent les consignes (ou le professeur leur demande quel problème pourrait leur être posé, suite à la lecture du corpus documentaire). Ils exploitent les données de Google Earth, du corpus documentaire et les connaissances pour répondre au questionnement. : correction des arguments devant figurer sur la diapositive

Phase de mise en commun : le professeur projette aux tableaux des productions d’élèves et propose de repérer les points forts et les points à travailler. C’est le moment où le professeur peut travailler avec ses élèves sur la grille cursive.

Résultats

Informations extraites du Informations extraites du fichier : cholera_deaths2.kml :

Snow localise et quantifie sur une carte les cas de choléra dans le quartier de Golden Square à Londres. En notant également la localisation des pompes à eau, il remarque que le plus grand nombre de cas est situé autour de la pompe de Broad Street. Il formule l’hypothèse qu’en bloquant cette pompe, les cas de choléra diminueront. Il demande alors aux autorités d’enlever le levier actionnant la pompe et l’épidémie de choléra est freinée.
Source : Capture d’écran de Google Earth

Conclusion 1 : l’eau consommée au niveau des pompes est à l’origine des cas de choléra. L’eau peut donc être vectrice de maladies. L’étude de la répartition géographique des cas a permis de limiter la propagation de l’épidémie.

Informations extraites du Informations extraites du fichier : pumps2.kml :

A cette époque, la Tamise est un fleuve où les habitants de Londres déversent leurs eaux usées (excréments,…) et leurs déchets. La Southwark and Vauxhall Company pompe son eau dans une zone soumise aux marées : ainsi, lorsque les marées atteignent la station de pompage de la compagnie, elles apportent de l’eau souillée et contaminée par le choléra. Ainsi, l’eau pompée par la compagnie est contaminée par le choléra. La Lambeth Company, elle, ne pompe pas d’eau contaminée car sa station de pompage est située hors de la zone de remontée des marées.

Conclusion 2 : le pompage de l’eau souillée dans la Tamise, en zone de remontée des marées, est responsable de l’épidémie de choléra à Londres en 1854. Ainsi, avec une étude statistique basée sur l’étude du nombre de cas de choléra mis en relation avec la compagnie alimentant les foyers en eau, Farr a pu montrer qu’un lien de causalité existait entre le choléra et l’approvisionnement en eau.

Conclusion générale : Snow en récoltant des données et en les cartographiant, fut capable de cerner la cause du choléra sans connaître l’agent. Les autorités de santé publique ont, sur ses recommandations, pu prendre des mesures sanitaires, sans attendre que les mécanismes de la maladie soient totalement élucidés.
Snow et Farr ont déterminé quelles compagnies approvisionnaient les fontaines et les appartements et ont corrélé ces données avec la répartition des cas de choléra recensés.
Ce ne sont en aucun cas des preuves, puisqu’il aurait fallu expérimenter ou rechercher dans l’eau la présence du bacille inconnu à cette époque.

La compagnie incriminée dans la contamination des fontaines ne semble pourtant pas responsable de tous les cas. Certains cas sont dus à :

La mauvaise étanchéité des fosses septiques
L’utilisation de fontaines ne correspondant pas au lieu d’habitation
Les personnes consommant de la bière ou du thé étaient naturellement protégés.

Informations complémentaires

De la théorie des miasmes à la théorie de transmission hydrique

De la théorie des miasmes à la théorie de transmission hydrique.
Dès la deuxième pandémie (1832-1833), le corps médical se partage entre contagionnistes et anti-contagionnistes, du reste les plus nombreux.
Comme l’ont montré P. Bourdelais et J.-Y. Raulot, le débat reste confus en France, où chacun y va de son interprétation personnelle : Broussais et Dupuytren parlent l’un d’inflammation du tube digestif, l’autre d’irritation. J. Guerin y voit l’effet d’une intoxication. Quelques-uns comme le Docteur Barbier concluent à "une perturbation de l’influence nerveuse".
Les explications se référant de près ou de loin aux travaux d’Hippocrate, sous la forme notamment des miasmes répandus par l’air, sont les plus répandues, comme en Angleterre. Ainsi le docteur Jachnichen s’avère un ardent défenseur de la théorie miasmatique dans l’étiologie du choléra. A l’opposé A. Moreau de Jonnès est le porte-parole des contagionnistes.
Les contagionnistes pensent à l’action d’un ou plusieurs germes, se transmettant d’individu à individu même par les objets.
La troisième pandémie, de 1848 à 1855, ne fait guère progresser la recherche et chacun reste sur ses explications. C.Briand parle d’intoxication, liée à des effluves. Le Docteur Tilly le lie à un empoisonnement venant de la décomposition de matières putrides... Beaucoup de médecins français croient donc à la propagation par l’air.
En fait, le terme de contagion fait peur, pour le trouble qu’il est susceptible de semer dans l’esprit des populations, et les empêchements à la libre circulation des marchandises !
Le comité consultatif d’hygiène publique ne craint pas lui-même d’affirmer, en 1848 : "L’expérience a démontré que le choléra n’est point contagieux, et que tout obstacle à la circulation des personnes ou des choses est complètement inutile contre le développement de cette maladie". Ainsi, les idées originales émises par Snow et Budd n’ont guère reçu d’écho de l’autre côté de la Manche, ni les statistiques de W. Farr.
Les idées sur le choléra paraissent se transformer, à la suite de la Conférence Sanitaire Internationale de Constantinople, contemporaine de la troisième épidémie de choléra en Europe, apparue en 1865. En tout cas, le délégué français, le professeur A. Fauvel de l’Hôtel-Dieu, transmet aux médecins français les conclusions originales de cette réunion, attribuant sans équivoque à la contagion le mode de propagation de la maladie. S’il parle de germe porté par l’homme, de germe transmis par la voie digestive, il fait référence à des théories, très classiques sur les agents porteurs du germe : il s’agit de l’eau et de l’air, ce dernier agent étant privilégié.
Au même moment, la nouvelle attaque de choléra s’avère moins forte dans ses effets en France. Il apparaît nettement que l’opinion médicale est devenue plus contagionniste. La communication de W. Farr à Florence la poussera encore dans ce sens.
En conclusion, on peut dire que les médecins français n’auront pas reçu, comme en Angleterre, l’aide des statisticiens. Et pourtant, les Français sont partis, au début du siècle d’une situation bien meilleure ; comme l’a montré J. Léonard, après le bouleversement révolutionnaire et la fin des corporations médicales, la médecine française était à la pointe des découvertes. Hélas, par souci de tenir son rang, chaque professeur croît devoir élaborer sa propre théorie du fléau : chacun trouve la cause du choléra... et à cela s’ajoutent les intérêts en jeu, comme la liberté du commerce, les paniques collectives, etc...
La médecine anglaise n’a pas bonne réputation sur le continent, et à vrai dire ce ne sont pas des médecins anglais qui découvriront le "bacille virgule" mais un Italien dont les travaux passeront inaperçus, et plus tard un Allemand.
L’avance de l’Angleterre, en matière d’hygiène est due à l’application de la "méthode numérique" chère à un P.-C. A. Louis, à la naissance de l’épidémiologie, et au hasard de la nomination d’un médecin dans une organisation très moderne : le General Register Office. N’oublions pas enfin que ceci va de pair avec un mouvement de réforme et des luttes de classes très vives.

Dupâquier Michel, Lewes Fred. Le choléra en Angleterre au XIXe siècle : la médecine à l’épreuve de la statistique. In : Annales de démographie historique, 1989. Le déclin de la mortalité. pp. 215-221 ; doi : https://doi.org/10.3406/adh.1989.1741 https://www.persee.fr/doc/adh_0066-2062_1989_num_1989_1_1741

Source : http://resource.nlm.nih.gov/101394171

Source : https://tringlocalhistory.org.uk/Public_health/index.htm

Évaluation

Critères de référence :

Pertinence des éléments prélevés dans les documents pour résoudre le problème scientifique.
Adéquation des connaissances apportées
Mise en relation des connaissances et des éléments extraits des documents.

Informations à prélever :

La plupart des cas de choléra sont localisés autour de la pompe de Broad Street.
L’eau de la Southwark and Vauxhall Company est à l’origine de la contamination par le choléra.
La Southwark and Vauxhall Company prélève son eau dans une zone de la Tamise soumise aux marées contrairement à la Lambeth.
La bactérie à l’origine du choléra n’était pas identifiée comme à l’origine du choléra à l’époque de Snow et Farr.

Connaissances à mobiliser :

Certaines maladies causées par des agents pathogènes sont transmises directement entre êtres humains […] Les agents pathogènes (virus, certaines bactéries ou certains eucaryotes) vivent aux dépens d’un autre organisme, appelé hôte (devenu leur milieu biologique), tout en lui portant préjudice (les symptômes). La propagation du pathogène se fait par changement d’hôte. Il exige soit un contact entre hôtes, soit par le milieu ambiant (air, eau), […]. La propagation peut être plus ou moins rapide et provoquer une épidémie (principalement avec des virus).
La connaissance de la propagation du pathogène (voire, s’il y en a un, du vecteur) permet d’envisager les luttes individuelles et collectives. Les comportements individuels et collectifs permettent de limiter la propagation (gestes de protection, mesures d’hygiène, vaccination, etc.)