La classe de biologie avancée de l'Académie des sciences du comté de l'Utah a été confrontée à une lourde tâche. Assis à des tables pliantes et parlant à travers des masques faciaux, les étudiants du lycée à charte spécialisé STEM à Orem, dans l'Utah, ont compté les taux d'infection et de mortalité au COVID-19 d'une semaine d'hiver - en comparant les données nationales et nationales avec le bilan du virus dans leur école.
© Becky Morris / Le rapport Hechinger
Les «médecins» étudiants débordés de la version de décembre 2019 de la simulation de l'opération Outbreak à l'Académie militaire de Sarasota Prep entrent dans les symptômes alors qu'ils tentent de répondre à la forte demande de traitement des patients.
Heureusement, les chiffres des maladies à l’école n’étaient pas réels. Dirigée par Micah Ross, professeur de biologie, l'académie a piloté une simulation de pandémie basée sur une application, dans le cadre d'Opération Outbreak, une plate-forme de leçons sur les maladies infectieuses et la réponse de santé publique à leur propagation.
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Après avoir appris la biologie des virus, la réponse immunitaire et les pandémies passées, plus de 100 étudiants et membres du personnel ont téléchargé une application permettant de suivre un virus virtuel. Le «virus» s'est propagé par Bluetooth lorsque les participants étaient à proximité pendant une période prolongée et a été ralenti par des masques numériques et des vaccins que les étudiants pouvaient obtenir après avoir répondu à des quiz basés sur les leçons en classe.
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Co-créée par un éducateur en Floride et des chercheurs en maladies infectieuses du Broad Institute of MIT et de Harvard, Operation Outbreak est antérieure à la pandémie, et ses développeurs sont désireux d'étendre son utilisation au-delà de la crise. Pour ceux qui ont piloté la simulation au cours de cette année extraordinaire, l'expérience de la métapandémie a montré ce que les données révèlent et dissimulent sur la lutte mondiale contre le COVID-19.
«Souvenez-vous», a dit Ross à sa classe, «tous ces chiffres représentent des gens.»
Un projet d'école à charte retient l'attention de Harvard
Le partenariat derrière l'opération Outbreak a commencé avec une crise internationale et un enfant de 6 ans frappé par une star.
De 2014 à 2016, Ebola a ravagé plusieurs pays d'Afrique de l'Ouest, tuant des milliers de personnes et propageant des cas isolés en Europe et aux États-Unis. Alors que les autorités sanitaires s'efforçaient de contenir un virus qui se propageait à travers les frontières, Todd Brown, professeur de civisme au collège en Floride, a vu un moment propice à l'apprentissage : la lutte contre les menaces telles qu'Ebola, a-t-il dit, concernait autant les décisions gouvernementales, la couverture médiatique, la coopération internationale et la confiance du public car il s'agissait d'une bonne science et d'un personnel médical héroïque.
Brown a conçu des leçons d'éducation civique sur la réponse à l'épidémie pour ses élèves de huitième année à Sarasota Military Academy Prep, un collège à charte en Floride. Au printemps 2016, Brown, avec l'aide de quelques autres enseignants, a couronné l'unité avec une journée d'apprentissage par l'expérience, au cours de laquelle quelques centaines d'étudiants ont erré sur le terrain de l'école en se faisant passer pour des représentants du gouvernement, des épidémiologistes, des équipes médicales. les médias et les membres du public face à une maladie infectieuse qui se propage dans leurs rangs.
Il n'y avait pas d'application cette première année. Au lieu de cela, les enfants se sont «infectés» les uns les autres avec des autocollants à des moments précis. «C'était essentiellement une version scénarisée de la propagation exponentielle», a expliqué Brown, qui quittera l'école cet été pour travailler à plein temps avec Operation Outbreak. L’objectif des élèves était de contenir la maladie et d’utiliser les preuves de ses symptômes et de se propager pour découvrir de quoi il s'agissait (Ebola, MERS, peste bubonique, etc.) avant d’évacuer toute la population.
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Dans une simulation d'opération d'épidémie en décembre 2019, Caleigh Patterson, étudiante à la Sarasota Military Academy Prep de Floride, assume le rôle d'un épidémiologiste travaillant pour découvrir quel pathogène virtuel a frappé la population scolaire. La simulation a utilisé un coronavirus hypothétique qui pourrait se propager de manière asymptomatique, très similaire au virus derrière COVID-19, que l'Organisation mondiale de la santé a déclaré pandémie trois mois plus tard.
L'année suivante, l'épidémie simulée de Brown avait un public distingué - le Dr Pardis Sabeti, un généticien informatique de Harvard dont le laboratoire, affilié au Broad Institute, collabore avec des scientifiques du monde entier sur la recherche et la réponse aux maladies infectieuses. Brown avait contacté Sabeti quelques années plus tôt après avoir lu son profil dans le magazine Time à sa fille de 6 ans, amoureuse de la science.
«Nous avons tous les deux pensé qu'elle avait l'air incroyable», se souvient Brown. «J'ai demandé à ma fille si elle souhaitait que je tends la main et que je reçoive un autographe, et elle était super excitée.»
La demande d'autographe (satisfaite) a conduit à davantage de conversations, une visite Skype de Sabeti avec la classe de Brown, puis la visite en personne avec d'autres membres de son laboratoire, qui ont été impressionnés par l'opération Outbreak et désireux de prêter leur expertise.
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L'un des projets du Sabeti Lab consistait à développer des modèles de propagation de la maladie qui tenaient mieux compte du facteur X du comportement humain. Les chercheurs ont eu l'idée d'observer de vraies personnes propager un virus numérique via Bluetooth à peu près au même moment où ils ont observé les étudiants de Brown se démener pour contenir leur épidémie basée sur des autocollants.
Dans les mois qui ont suivi, l'un des post-doctorants de Sabeti, Andrés Colubri, a dirigé la création de l'application mobile d'Opération Outbreak, dans laquelle un virus virtuel peut être personnalisé en fonction de son caractère infectieux, de sa virulence et de sa propagation asymptomatique. Les émojis à l'écran différenciaient les sains, les malades et les décédés. Les participants pouvaient gagner des «masques» numériques en répondant à des questionnaires intégrés sur des sujets tels que l'épidémiologie, les pandémies historiques et le rôle de l'Organisation mondiale de la santé. L'équipe de Sabeti est retournée au collège de Floride en 2018 pour aider à piloter l'application.
«L'engagement des étudiants était si fort. Nous avons été vraiment surpris par cela », a déclaré Colubri, professeur adjoint de bioinformatique et de biologie intégrative à la UMass Medical School.
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Anastasia Decker, à gauche, et Peyton Milhorn, étudiants de l'Académie militaire de Sarasota Prep jouant le rôle de médias dans une simulation d'opération d'épidémie de décembre 2019, mettent en ligne une histoire vidéo sur l'épidémie sur le campus.
Les simulations sont devenues de plus en plus élaborées. Par exemple, lorsque Brown a attribué au hasard aux participants des montants d'argent virtuel différents pour acheter des équipements de protection individuelle ou la nourriture dont ils avaient besoin, un étudiant entreprenant avec de l'argent supplémentaire a acheté tous les EPI et les a revendu avec une prime.
Les étudiants de Brown jouant des représentants du gouvernement ont transmis de fausses informations aux «médias» pour convaincre le «public» de le mettre en quarantaine. Les médias ont découvert la vérité et le public ne faisait plus confiance ni ne respectait les restrictions de santé publique, accélérant la contagion. Certains élèves ont tenté de simuler leur état d'infection en affichant des captures d'écran de l'emoji heureux et en bonne santé. Et un étudiant jouant le rôle d'un policier a paniqué en confrontant un camarade de classe qui a refusé de révéler son état de santé et lui a «tiré» avec un pistolet Nerf.
COVID-19 dépasse la simulation de pandémie de l'école
À la fin de 2019, la réalité a rattrapé l'opération Outbreak. La simulation de la pandémie de cette année-là a utilisé par coïncidence un virus de type SRAS à propagation asymptomatique. Alors que le vrai virus est devenu une pandémie au début de 2020, les parallèles étaient indéniables. Les pandémies simulées et réelles ont été caractérisées par la panique, la thésaurisation et les équipes médicales submergées par le carnage, tandis que les super-diffuseurs et la désinformation ont entravé les efforts de confinement. Tout comme le COVID-19 a affecté de manière disproportionnée les communautés défavorisées, les étudiants ayant reçu au hasard moins de dollars virtuels au début des simulations sont tombés malades et sont morts à des taux plus élevés que leurs camarades de classe «plus riches».
«Les parallèles sociocomportementaux entre nos simulations passées et la pandémie actuelle sont frappants», a écrit l'équipe Outbreak en 2020 pour la revue Cell. «Les simulations ont à plusieurs reprises préfiguré la méfiance politique et les altercations qui se sont multipliées parallèlement au COVID-19 aux États-Unis»
La valeur de l'éducation à la pandémie est soudainement apparue. Les données générées par les simulations pourraient servir de guide pour les mesures d'atténuation du COVID-19. En théorie, une simulation de pandémie pourrait aider les administrateurs scolaires à montrer aux élèves et aux familles le danger des événements à grande diffusion, ou elle pourrait révéler les moments et les endroits où les élèves avaient du mal à rester socialement éloignés.
Soutenue par la Gordon and Betty Moore Foundation, l'équipe Outbreak a élaboré des plans de cours dans deux grandes catégories - science et gouvernance - qui pourraient être adaptés à différents niveaux de complexité.
L'opération s'est associée à Fathom Information Design, une entreprise de Boston qui aide les organisations à utiliser leurs données, pour créer un tableau de bord affichant des rendus accélérés de la simulation - les participants étaient représentés sous forme de points numérotés, codés par couleur en fonction du statut de l'infection, qui sont entrés et sortis du contact les uns avec les autres, propageant le virus virtuel, tombant malade, puis se rétablissant ou non.
Il y avait une prise majeure. Bien que la véritable pandémie ait rendu l'opération Outbreak extrêmement d'actualité, elle l'a également rendue beaucoup plus difficile à mettre en œuvre. Au printemps 2020, la plupart des écoles et collèges se sont éloignés et ont été confrontés à une énorme incertitude quant à la prochaine année scolaire.
«Tant d'écoles étaient en ligne, puis de nouveau en personne, puis rebondissaient», a déclaré Brown. «Nous n’allions pas exécuter une simulation à grande échelle et totalement immersive comme nous l’avions fait par le passé. Cela n'aurait aucun sens de forcer une congrégation au milieu d'une pandémie. "
L'équipe a opté pour ce que Brown a appelé «une approche légère». En plus de piloter les projets de plans de cours, les partenaires de la maternelle à la 12e année et les universités pourraient exécuter une simulation à échelle réduite s'étalant sur plusieurs jours, dans laquelle les participants s'acquittaient de leurs tâches sans jouer de rôle ni résoudre des mystères scientifiques, mais avec des masques numériques facultatifs gagnés par des quiz. et autres protections.
L’enseignement à distance n’était pas le seul défi. Certaines écoles ont accueilli favorablement l'apprentissage par l'expérience, mais s'inquiètent des ramifications sur la santé mentale des élèves qui jouent un prétendu désastre au milieu d'un vrai désastre.
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Un membre de l'équipe de triage de l'Académie militaire de Sarasota Prep pendant la simulation de l'opération Outbreak de mars 2019 prend une pause dans le «traitement des patients» pour entrer dans les symptômes à envoyer aux étudiants épidémiologistes.
«Vous deviez être conscient que certaines personnes de votre communauté avaient peut-être perdu des êtres chers», a déclaré Karen Bruker, professeure de sciences à la Cambridge School of Weston, une école secondaire privée à l'extérieur de Boston. Dans la simulation que Bruker a menée en novembre dernier avec une centaine d'étudiants, les participants pouvaient tomber gravement malades, mais personne n'est mort. Le personnel de l'école a souligné que le virus simulé était similaire à celui qui causait le COVID-19, mais qu'il n'était pas censé être une imitation numérique précise du véritable agent pathogène.
Lors d'une interview avec Zoom, Bruker a partagé l'affichage en accéléré d'une épidémie simulée de deux jours dans son école. À partir de 8 h du matin le premier jour, quelques points rouges d '«infections» prédéfinies se sont déplacés à travers un réseau de points gris en constante évolution, devenant plusieurs autres rouges avant que Bruker ne mette la lecture en pause à 10 h 30.
«Nous avons déjà eu huit infections secondaires à ce stade», a déclaré Bruker, qui a rapidement envoyé par courrier électronique une mise à jour aux étudiants sur la poussée simulée, leur rappelant la distanciation sociale et qu'un quiz pour les masques numériques serait bientôt disponible. Les participants, prenant l'indice, ont utilisé le quiz pour gagner leurs masques, et les infections secondaires ont chuté.
La simulation apporte des leçons COVID-19 sur le campus
Comme d'habitude, les épidémies simulées ont révélé des informations sur le comportement humain ainsi que des leçons sur la contagion virale. À l’université Brigham Young, environ 400 étudiants participant à une simulation de pandémie de neuf jours se sont vus offrir un vaccin numérique, obtenu en scannant un code QR disponible dans le bâtiment des sciences de la vie de l’université. Les vaccins ont été promus via des e-mails quotidiens, mais seulement 15% des étudiants ont pris la peine de scanner le code.
L’organisateur principal de la simulation, Curtis Hoffmann, un principal spécialiste en microbiologie, a noté que la plupart des participants à une enquête préalable à la simulation ont déclaré qu’ils n’avaient aucune hésitation à obtenir le vaccin. Il a blâmé le faible suivi numérique en partie sur l'inconvénient de le proposer à un seul endroit au cours d'une semaine chargée qui coïncidait avec la mi-session.
«L’un des points à retenir que nous avons partagé avec le comité COVID-19 de l’université était de suggérer d’offrir le vaccin sur plusieurs sites du campus», a déclaré Hoffmann.
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L'équipe «corps» d'une simulation de pandémie en mars 2019 à la préparation de l'Académie militaire de Sarasota transporte un étudiant «infecté» au service médical pour y être soigné.
La véritable pandémie a suscité des discussions sur le but et les limites des modèles informatiques de prédiction de la maladie. À l'Académie des sciences du comté d'Utah, la classe de Ross a discuté des raisons pour lesquelles 14% de leurs participants à la simulation étaient décédés, dépassant de loin les taux de mortalité de l'État et du pays.
Ils ont noté à quel point les résultats sont fragiles dans une pandémie simulée se propageant parmi 111 personnes seulement. Ils ont mentionné des problèmes techniques avec l'application sur certains de leurs Chromebooks qui ont perturbé certains des quiz nécessaires pour gagner un masque numérique et le fait que les personnes qui avaient été «infectées» numériquement lors de la simulation faisaient du covoiturage et venaient à l'école comme elles le feraient normalement, alors que dans la vraie vie, les étudiants vraiment malades restaient à la maison une fois qu'ils savaient qu'ils étaient malades.
Ross et ses élèves ont parlé de revoir la simulation l'année prochaine, impliquant plus d'étudiants, et ils se sont demandé comment les résultats pourraient différer sans qu'une véritable pandémie ne se cache en arrière-plan.
«Si la pandémie ne fait pas actuellement rage, comment changerait-elle la façon dont vous interagissez avec vos amis à l’école et en dehors de l’école?» elle a demandé.
Vers la fin du cours, Ross a demandé à ses élèves quels changements ils souhaiteraient dans les simulations de pandémie, et leurs réponses ont révélé les véritables leçons de la pandémie. L'un d'eux a suggéré que le virus pourrait muter à mi-simulation. Un autre a tenté de classer les participants au hasard en différents groupes en fonction des vulnérabilités de la population et des conditions médicales préexistantes.
«Nos données ne personnalisent pas le risque et la variabilité», a-t-il déclaré. "Vous voyez juste un tas de points."
Cet article a été initialement publié sur USA TODAY : Un projet scolaire a commencé comme une leçon sur la pandémie. Harvard s'est intéressé, puis le COVID-19 a frappé.
