Tre anni dopo, nei mesi appena successivi al conseguimento della laurea, un grande e inaspettato evento cambiò definitivamente la sua vita: un collega, che aveva preso l'incarico di accompagnare a Lourdes un pellegrinaggio di ammalati, alla data stabilita non era più in grado di assolvere il suo impegno, chiese quindi a Carrel il favore di sostituirlo come medico durante viaggio. In quell'occasione fu testimone oculare della guarigione di una giovane donna, Marie Bailly. Costei versava in condizioni gravissime: i sintomi della malattia erano ventre e gambe gonfie, costole sporgenti, sacca di liquido che occupava la regione ombelicale, febbre alta e ipertensione; si trattava di peritonite tubercolare e sia i medici che lei stessa erano convinti che non ci sarebbe stato più niente da fare. Lo stesso Carrel così scrisse nel diario: