Léa a ensuite été transférée dans le nouveau siège de l'OSE à Chambéry, dans la zone italienne. Enfin, elle rejoint le personnel de la maison des enfants d'Izieu en 1944, où elle vit sous le pseudonyme de Marie-Louise Decoste.

   Tout bascule le 6 avril 1944, Léa avec 44 orphelins juifs et 6 autres moniteurs, dont Miron Zlatin, sont victimes d'une rafle organisée par Klaus Barbie, chef de la gestapo à Lyon. Arrivée à Drancy, le 8, elle révèle sa véritable identité, afin de rester avec les enfants. (Léa avait déjà deux fois refusé la possibilité de passer en Suisse). Parvenue à Auschwitz-Birkenau, le 16 Avril 1944, Léa est "sélectionnée" sur la Judenrampe pour travailler au camp des prisonniers. Elle est alors tatouée comme tant d'autres déportés de ce camp de son matricule - 78620 - et sert de cobaye humain.

   En janvier 1945, Léa est libérée à Auschwitz par l'Armée rouge. Elle ne parvient à revenir en France qu'après une longue traversée de l'URSS par le biais d'Odessa. Elle rejoint alors Berthes Weber qui l'accueille à Montpellier. L'année suivante, en 1946, Léa émigre en Palestine où elle se marie la même année. Elle décède en 1989 à Tel Aviv après avoir témoigné au procès Barbie en 1987.