Oral Microbiota: Composition and Interactions

Microbiologie Buccale : Guide Essentiel

L'écologie microbienne buccale est un écosystème complexe où divers microorganismes interagissent entre eux et avec leur environnement.

Définitions Clés

• Écologie : Science des relations entre microorganismes et leur environnement.

• Microbiote : Ensemble des microorganismes (bactéries, parasites, levures, virus) dans un environnement spécifique.

• Microbiome : Environnement spécifique du microbiote.

• Métagénome : Patrimoine génétique du microbiote.

• Biofilm (Plaque dentaire) : Film de microorganismes adhérant à une surface, enrobé dans une matrice mucoprotéique.

• Écosystème : Système d'interactions entre microorganismes et leur milieu physique.

Flore Bactérienne Buccale

La cavité buccale est colonisée par une flore dynamique, se développant dès les premières heures de vie.

Types d'Espèces

• Indigènes : Habituellement présentes.

  • Majoritaires : En grand nombre, détectables facilement.

  • Minoritaires : En faible quantité, nécessitent des techniques élaborées pour la détection.

  NB : Les espèces indigènes forment la flore normale ou flore commensale.

• Autochtones : Exclusives à la cavité buccale.

• Allochtones : De passage occasionnel (flore transitoire).

Interactions Symbiotiques

• Mutualisme : Bénéfice mutuel entre deux populations.

• Synergisme : Bénéfice combiné supérieur à la somme des bénéfices individuels.

  • Ex: S. sanguinis synthétise de l'acide para-aminobenzoïque, facteur de croissance pour S. mutans.

• Commensalisme : Une population bénéficie sans nuire à l'autre.

• Compétition : Les populations ne peuvent occuper le même environnement.

• Parasitisme : Une population tire profit au détriment de l'autre.

Évolution de la Flore Buccale

• Naissance : Cavité buccale stérile.

• Quelques heures : Colonisation initiale (ex: Streptocoques S. pneumoniae).

• 5 mois : Présence de 50% des espèces bactériennes.

• Apparition des dents : Toutes les espèces présentes; certaines disparaissent (ex: S. pneumoniae) à l'âge adulte.

Homéostasie buccale dépend de l'hôte, de la flore et de facteurs exogènes. Un déséquilibre peut entraîner des pathologies.

Biofilm Dentaire (Plaque Bactérienne)

Communauté de microorganismes adhérant aux surfaces buccales, enrobée d'une matrice. Varie en quantité et composition.

Types de Plaque

• Plaque Supragingivale :

  • Baignée par la salive.

  • Microbiote aérobie.

  • Accumulation importante dans les zones inaccessibles à l'hygiène.

• Plaque Sous-gingivale :

  • Baignée par le fluide du sillon gingival.

  • Microbiote presque anaérobie.

  • Moins adhérente et dense que la plaque supragingivale.

  • Impliquée dans la formation de tartre et les caries radiculaires.

Composition et Structure

• 80% eau, 20% solides (protéines, glucides, lipides, minéraux).

• à bactéries par mg de plaque.

• Matrice interbactérienne : Plus lâche en sous-gingival, prédominance de bacilles Gram- et microorganismes mobiles.

• Pellicule Exogène Acquise (PEA) : Film glycoprotéique salivaire, substrat pour la fixation bactérienne (riche en récepteurs pour adhésines bactériennes).

Différences Bactériennes

Formation du Biofilm

• Fixation bactérienne sur la PEA.

• Les bactéries pionnières sont principalement des streptocoques (ex: S. mitis, S. sanguis, S. milleri, S. mutans) et des actinomyces.

• Après 4-5 heures : 67% cocci Gram+, 16% bacilles Gram+, 15% espèces Gram-.

• Le biofilm supragingival s'enrichit par multiplication bactérienne.

Interactions au Sein du Biofilm

• Adhésives :

  • Homotypiques : Cohésion entre bactéries de même espèce (ex: glycocalyx commun).

  • Hétérotypiques : Cohésion entre espèces différentes (via adhésines).

• Nutritionnelles : Échanges de métabolites, organisation en chaîne alimentaire.

• Antagonisme bactérien : Production de bactériocines (ex: S. mutans contre streptocoques viridans).

Protection du Biofilm

• Le biofilm protège les microorganismes des défenses de l'hôte et des agents antimicrobiens.

• Il contient un système circulatoire primitif pour les nutriments et l'évacuation des déchets.

Microorganismes Pathogènes Associés

De nombreuses bactéries commensales peuvent devenir pathogènes sous certaines conditions, causant caries et parodontopathies.

Agents Fréquents

• Bactéries anaérobies strictes : Ne poussent qu'en absence d'oxygène.

• Anaérobies facultatives buccales (Actinomyces) : A. graevenitzii, A. radicidentis, A. naeslundii, A. viscosus.

• Bacilles polymorphes : 2-50 µm, parfois ramifiés, immobiles. Habitat: muqueuses.

• Aéro-anaérobies facultatifs : Poussent avec ou sans oxygène.

Tableau Comparatif Actinomyces

Principales Bactéries Parodontopathogènes

Fixation Bactérienne et Pellicule Acquise

• Les bactéries ne se fixent qu'après la formation de la Pellicule Exogène Acquise (PEA) sur les surfaces dentaires.

• La PEA permet l'adhérence des bactéries pionnières (streptocoques et actinomyces).

Défenses de l'Hôte Contre les Bactéries Buccales

La cavité buccale possède des mécanismes de défense complexes.

Facteurs Salivaires

• Facteurs antibactériens : Lysozyme, lactoperoxydase, immunoglobulines.

• IgA sécrétoires (IgAs) et agglutinines salivaires : Inhibent l'adhérence bactérienne.

• NB : Certaines bactéries (ex: S. sanguinis, P. gingivalis) peuvent produire des protéases inactivant les IgA.

Épithélium du Sillon Gingival

• Facilement perméable aux bactéries et leurs produits.

• La desquamation régulière aide à éliminer les bactéries fixées.

• MAIS : Les surfaces dentaires et cémentaires ne desquament pas, permettant la fixation bactérienne.

Fluide Gingival

• Contient des anticorps (IgG, IgA, IgM) et des facteurs du complément.

• Neutralisent les toxines, opsonisent les bactéries et déclenchent la bactériolyse.

• NB : Les protéases bactériennes de P. gingivalis peuvent détruire ces facteurs de défense.

Cellules Phagocytaires

• Polynucléaires neutrophiles (PNN), monocytes, macrophages.

• NB : Certaines bactéries produisent des leucotoxines (ex: A. actinomycetemcomitans) ou catalases/superoxyde dismutase qui les rendent inefficaces.

Pathologies Buccodentaires

Les déséquilibres de l'écosystème buccal peuvent entraîner des maladies.

Carie Dentaire

Maladie infectieuse multifactorielle caractérisée par la déminéralisation des tissus dentaires par les acides bactériens.

• Processus : Bactéries utilisent les sucres et les transforment en acides (glycolyse), provoquant la dissolution de l'émail.

• Équilibre Déminéralisation-Reminéralisation :

  • Acidogénèse : Production d'acides par bactéries acidogènes à partir de sucres fermentescibles.

  • pH critique : En dessous de 5,5, déminéralisation. Si l'effet tampon salivaire ne suffit pas, l'émail se dissout.

  • Reminéralisation : Lorsque l'acidité diminue, la salive permet au calcium et phosphate de regagner l'émail.

• Sujets à Risque : Polycarriés (flore riche en S. mutans), personnes âgées, patients sous certains traitements, porteurs de prothèses ou appareils orthodontiques, personnes handicapées.

• Facteurs Favorisants :

  • Salive : Fonction tampon, chasse d'eau, clairance, teneur en calcium/phosphate, immunoglobulines.

  • Flore bactérienne : Flore riche en bactéries cariogènes (S. mutans).

  • Temps : Exposition fréquente ou prolongée à l'acidité.

  • Régime alimentaire : Consommation importante ou fréquente de sucres.

• Agents Cariogènes :

  • Streptocoques Mutans (S. mutans, S. sobrinus) : Potentiel acidogène élevé, forte adhérence.

  • Lactobacilles (L. casei, L. acidophilus) : Très acidogènes et aciduriques.

  • Actinomyces : Potentiel cariogène modéré.

  • O. marigennia, O. stefanensis, O. melio, O. anageneus.

Parodontopathies

Processus inflammatoires gingivaux conduisant à la résorption de l'os alvéolaire.

• Formes Classiques :

  • Gingivite : Inflammation superficielle de la gencive, réversible. Peut évoluer en parodontite.

    • Lésions initiales (2-4j), précoces (4-14j), établies (2-3 sem).

    • Modifiées par troubles hormonaux (grossesse, ménopause), médicaments (phénytoïne, ciclosporine), infections spécifiques (virales, fongiques, bactériennes).

  • Parodontite : Inflammation gingivale chronique avec perte d'attache progressive.

    • Chroniques (localisées ou généralisées).

    • Agressives (localisées ou généralisées).

    • Nécrotiques (ulcéronécrotiques).

    • Associées à des maladies systémiques (diabète, VIH, hémopathies).

    • Lésions endoparodontales.

    • Abcès parodontal.

• Prévalence : Fréquente (50-100% chez l'adulte pour la gingivite), varie selon âge, sexe, race.

• Facteurs de Virulence Bactériens :

  • Évasion immunitaire :

    • A. actinomycetemcomitans : Leucotoxine contre PNN, altère lymphocytes T et B.

    • P. gingivalis : Protéases contre IgA, IgG et complément.

  • Facteurs de colonisation :

    • Adhésines et fimbriae (P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans, F. nucleatum).

    • Capsule polysaccharidique (P. gingivalis, Prevotella, Peptostreptococcus).

  • Facteurs de croissance : Succinate (P. gingivalis), œstradiol/progestérone (P. intermedia).

  • Dégradation tissulaire directe :

    • Enzymes (P. gingivalis) : Collagénase, pseudo-trypsine, protéinases, fibrinolysines.

    • Cytotoxines : H2S, acides gras (butyrates, propionate).

  • Inhibition cellulaire : LPS (endotoxines) des Gram- induisent des enzymes lytiques sur les macrophages, fibroblastes et kératinocytes.

  • Médiateurs de l'inflammation : LPS stimulent la libération d'IL-1, PGE2, TNF, entraînant une destruction tissulaire chronique.

Péri-implantites

Affection inflammatoire infectieuse autour d'un implant, entraînant une perte osseuse péri-implantaire.

• Facteurs de Risque :

  • Présence de plaque et de pathogènes parodontaux.

  • Poches résiduelles, tabac, facteurs génétiques.

  • Bactéries impliquées : AAA, P. gingivalis, Prevotella, Fusobacterium.

• Développement : Biofilm sur les surfaces péri-implantaires.

• Facteurs Influents : Rugosité de la surface de l'implant, nature physico-chimique du matériau, qualité du joint dento-prothétique.

• Physiopathologie :

  • Réactions d'oxydoréduction, modification du pH.

  • Migration de cellules phagocytaires.

  • Inflammation persistante due à la réaction au corps étranger, favorisant l'adhérence bactérienne.

  • Inhibition fonctionnelle des cellules phagocytaires.

• Biofilm sur Implant :

  • Réduit la multiplication bactérienne, forme des microcolonies (small-colony variant).

  • Réduit la sensibilité aux antibiotiques.

• Flore des Implants :

  • Initié par : Cocci Gram+ (streptocoques, micromonas), staphylocoques, actinomyces.

  • Évolution vers : Dérive anaérobie avec augmentation des bacilles anaérobies (fusobacterium) et spirochètes.

  • Échecs implantaires :

    • Chez édentés totaux : Souvent par un microorganisme unique (Pseudomonas aeruginosa, S. aureus, entérobactéries, Candida albicans).

    • Chez édentés partiels : Souvent par plusieurs microorganismes parodontopathogènes (P. gingivalis, P. intermedia, Campylobacter rectus).

• Stratégies Anti-biofilm :

  Méthode	Description
  Sonication	Ultrasons pour détacher les bactéries (faible activité bactéricide).
  Courant électrique	Augmente la bactéricidie des antimicrobiens ("bioélectrique").
  Enzymes	Dissolution de la matrice du biofilm (streptodornase, alginate lyase).
  Substances chimiques	Clarithromycine, lactoferrine.
  Génomique	Régulation des gènes du biofilm et du quorum sensing.

Conséquences des Infections d'Origine Dentaire

Les infections buccales peuvent entraîner des complications systémiques graves.

• Endocardite Infectieuse : Fixation de bactéries sur l'endocarde.

  • Plus de 50% sont dues à des streptocoques non groupables (S. sanguinis, S. mitis).

  • Autres agents : F. nucleatum, A. actinomycetemcomitans.

• Septicémies et Bactériémies :

  • Déséquilibre de la flore buccale par ATB ou immunosuppresseurs.

  • Diffusion hématogène de bactéries opportunistes (Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, staphylocoques).

  • Bactériémies dues au brossage, irritations, parodontites, abcès.

  • Actes dentaires invasifs provoquent des bactériémies.

• Ostéomyélites des Maxillaires :

  • Staphylococcus aureus, S. epidermidis, anaérobies (plus de 50%).

  • Autres : Streptococcus, Lactobacillus, Fusobacterium, Klebsiella, A. actinomycetemcomitans, E. corrodens.

• Alvéolite : Ostéomyélite localisée à l'alvéole dentaire.

  • Prevotella, Fusobacterium, S. aureus, S. pyogenes, Actinomyces.

• Manifestations Oculaires : Par proximité anatomique et connexions vasculonerveuses.

  • A. actinomycetemcomitans, P. intermedia, M. micros, streptocoques β-hémolytiques.

• Infections ORL et Broncho-pulmonaires : Inhalation directe ou dissémination sanguine.

  • Streptocoques, Bacteroides, Peptostreptococcus, Actinomyces, Veillonella, P. intermedia, F. nucleatum.

• Abcès du Cerveau : Rares mais graves.

  • Haemophilus aphrophilus, A. actinomycetemcomitans (affinité pour SN).

  • Bacilles Gram neg (F. nucleatum), cocci Gram pos (S. intermedius, S. milleri, S. mutans, S. aureus, S. epidermidis), bacilles Gram pos (Actinomyces).

• Méningites : Inflammation aiguë des méninges.

  • Urgence diagnostique et thérapeutique.

  • S. pneumoniae, N. meningitidis, H. influenzae, Listeria monocytogenes.

  • Peut être d'origine dentaire (Fusobacterium, Actinomyces).

  • Facteurs de risque : Éthylisme, immunodéficience, foyers ORL (parodontopathies).

  • Diagnostic : Ponction lombaire (GBEA), examen macro/microscopique du LCR, culture, PCR.

  • LCR : Aspect, nombre/type de cellules, protéinorachie, glycorachie, chlorurorachie orientent le diagnostic.

Diagnostic des Infections Buccales

Le diagnostic comprend des aspects épidémiologiques, cliniques, biologiques, radiologiques et microbiologiques.

Diagnostic Non Spécifique

• Épidémiologique : Âge, sexe, race, traitements médicamenteux, tabagisme, MST, neutropénie, déficits immunitaires, maladies systémiques (Crohn, diabète).

• Circonstances de découverte : Fièvre, tuméfaction, douleur, collection purulente, ulcération, odeur fétide, plaque dentaire.

• Clinique : Tuméfaction, irritation inflammatoire, douleur à la percussion, collection purulente, tissus nécrotiques.

• Biologique :

  • Bilan hématologique : Hyperleucocytose/leucopénie, thrombopénie.

  • Bilan biochimique : Glycémie, CRP élevée, procalcitonine élevée.

  • Bilan inflammatoire : VS accélérée, EPP.

• Radiologique : Panoramique, TDM, rétro-alvéolaire.

Diagnostic Spécifique (Microbiologique)

• Objectif : Préciser le diagnostic clinique, identifier et/ou quantifier les bactéries pathogènes suspectées.

• Indispensable pour : Parodontites agressives, familiales, candidates à l'implant, récidivantes, résistantes au traitement.

• Moyens : Techniques de culture (gold standard), tests rapides (sondes génétiques/immunologiques, tests enzymatiques).

• Prélèvements :

  • Respecter les normes GBEA : Éviter la contamination par la flore normale, réduire le contact à l'oxygène.

  • Pipette sous vide, seringue purgée d'air, écouvillon (alginate/dacron) dans milieu de transport réducteur. Biopsie.

  • Pour tests spécialisés : Cône de papier stérile dans les poches parodontales.

  • NB : Nettoyage du site au NaCl stérile avant prélèvement.

• Examen Macroscopique : Odeur fétide (H2S), gaz, coloration noire, grains (actinomyces).

• Examen Microscopique :

  • État frais : Réaction cellulaire, mobilité, groupement (amas, chaînette), capsule (encre de Chine), levures, protozoaires (T. gingivalis), spirochètes (fond noir).

  • Coloration de Gram : Forme, taille, ramification (Ex: Fusobacterium fusiformes, Clostridium bouts carrés, Actinomyces/Propionibacterium ramifiés, Pneumocoque en flamme de bougie, Haemophilus polymorphes).

  • Colorations spéciales : Argentique, Fontana Tribondeau, Immunofluorescence pour spirochètes.

• Mise en Culture :

  • Aérobie (5% CO2) ou Anaérobie.

  • Milieux riches : Gélose au sang, au chocolat (avec polyvitamines). Milieux sélectifs (VCN, ANC).

  • Milieux liquides enrichis (Hémoline, Schaedler).

  • Incubation : 37°C, jarres/sacs hermétiques avec sachets générateurs d'anaérobiose. Durée > 24h.

  • Identification présomptive : Coloration de Gram, aspect des colonies, pigmentation, atmosphère, hémolyse, catalase, oxydase, croissance en présence d'ATB.

  • Identification de certitude : Galeries biochimiques, sérotypage, CPG, spectrométrie de masse, biologie moléculaire (PCR).

Sensibilité aux Antibiotiques

Déterminer la sensibilité des bactéries est crucial pour le traitement.

Milieux d'Ensemencement

• Germes anaérobies : Gélose Wilkins Chalgren + sang, gélose Brucella + vit K1 + sang.

• Germes AAF exigeants : Gélose au chocolat ou au sang.

• Germes AAF non exigeants : Gélose Mueller Hinton.

Résistance Naturelle

• Anaérobies stricts : Résistants aux aminosides, astréonam, triméthoprime, quinolones.

• Prevotella : Glycopeptides, fosfomycine.

• Porphyromonas : Fosfomycine, colistine, polymyxine B.

• Fusobacterium : Macrolides (faible niveau).

• Clostridium, Eubacterium, Peptostreptococcus : Colistine, polymyxine B, fosfomycine.

• Actinomyces, Propionibacterium : Céphalosporines 1ère génération, nitromidazole.

• Veillonella : Macrolides (faible niveau), glycopeptides.

• Cocci Gram+ (Streptocoques) : Aminoglycosides (faible niveau), péfloxacine.

Tests Rapides

• PCR (Polymérase Chain Reaction) : Pour détecter et quantifier précisément les bactéries (PCR en temps réel).

• Sondes ADN : Pour identifier les bactéries.

Cas Spécifiques d'Infections

Gingivite

• Phase 1 : Cocci Gram+ et -.

• Phase 2 : Microorganismes filamenteux.

• Phase 3 : Augmentation des anaérobies Gram- (Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia, Capnocytophaga).

• Gingivite ulcéro-nécrotique : Prevotella intermedia, Treponema, Selenomonas, Fusobacterium.

Parodontite

Gingivite Ulcéro-nécrotique et Abcès Parodontal

Parodontite Associée aux Maladies Systémiques

Tableau de Pathogénicité Bactérienne

Rappel : Les antibiotiques actifs contre les mycoplasmes (sans paroi) sont les cyclines, fluoroquinolones et MLSK.