Microbiologie Médicale : Bactéries et Pouvoir Pathogène

Ce cours aborde la microbiologie médicale, en se concentrant sur la diversité des micro-organismes, leur morphologie, leur structure, leurs facteurs de virulence et leur pouvoir pathogène. Il prépare à l'identification des bactéries et à la compréhension des mécanismes d'action et de résistance aux traitements.

Introduction à la Microbiologie Médicale

• Diversité des micro-organismes : Basée sur la morphologie, la physiologie (aérobie/anaérobie), la génétique (ADN, plasmides) et le lieu de vie. Cette diversité explique la variété des symptômes infectieux.

• Programme du cours :

  • Principales bactéries et pouvoir pathogène.

  • Molécules antibactériennes et antivirales.

  • Mécanismes d'action des principes actifs.

  • Mécanismes de résistance aux principes actifs.

Morphologie Bactérienne

La morphologie est un critère essentiel pour orienter le diagnostic.

• Formes :

  • Sphérique (coque)

  • Bâtonnet (bacille)

  • Spirale (spirochète)

• Agrégations : En paire, chaînette, amas, grappe.

• Sporulation :

  • Bactéries sporulées (forme de résistance) : Endospores (ex: Bacillus, Clostridium) ou Exospores.

  • Bactéries non sporulées.

• Mobilité :

  • Mobiles (avec flagelles pour le déplacement et la recherche de nutriments).

  • Immobiles (sans flagelles).

• Capsule : Protection supplémentaire (polysaccharides, protéines, ADN), peut avoir des motifs antigéniques pour les vaccins. C'est un facteur de virulence facultatif.

Ultrastructure de la Paroi Bactérienne

La structure de la paroi est cruciale pour la classification et l'action des antibiotiques.

• Bactéries à Gram positif :

  • Peptidoglycane épais.

  • Acide téichoïque (spécifique des Gram +).

  • Attention : les mycoplasmes n'ont pas de paroi.

• Bactéries à Gram négatif :

  • Peptidoglycane fin.

  • LPS (lipopolysaccharide) au niveau de la paroi externe (endotoxine pyrogène).

  • Possibilité de passage de molécules via des porines.

• Constituants antigéniques : Permettent le diagnostic (sérovar, sérotype) et la reconnaissance par les anticorps.

Facteurs de Virulence et Pouvoir Pathogène

• Définition : Un facteur de virulence est un composé qui permet à l'agent infectieux d'exprimer son pouvoir pathogène.

• Facteurs bactériens :

  • Toxines (LPS, cholérique, botulique...).

  • Enzymes.

  • Capsules (protection, rend la bactérie inerte).

  • Mimétisme (échappement au système immunitaire).

• Pouvoir pathogène : Capacité de l'agent infectieux à provoquer une infection. L'expression de la pathogénèse varie selon le microenvironnement (terrain général de l'hôte, terrain local, porte d'entrée, quantité de micro-organismes).

Classification des Bactéries

• Classification phénotypique : Basée sur des critères observables (morphologie, paroi).

• Classification génétique : Basée sur l'information génétique, plus précise et actualisée.

• Classification par site infectieux : Permet de comprendre la distribution des infections.

Maladies à Déclaration Obligatoire (MDO)

• Objectif : Suivi épidémiologique pour cibler les actions de prévention et de contrôle.

• Catégories :

  • Catégorie 1 : Nécessitent une intervention urgente locale, nationale ou internationale et une surveillance.

  • Catégorie 2 : Nécessitent seulement une surveillance (ex: VIH, hépatite B aiguë, tétanos, COVID-19, mésothéliomes).

• Exemples d'actions : Recherche de l'origine de contamination, identification d'autres cas, antibioprophylaxie, vaccination, investigation alimentaire, contrôles sanitaires.

Cocci à Gram Positif

Bactéries sphériques, colorées en violet par la coloration de Gram.

• Distinction morphologique : Agrégations en grappe (Staphylocoques) ou en chaînette (Streptocoques, Entérocoques).

• Types respiratoires :

  • Aérobies stricts (Microcoques).

  • Aérobies-anaérobies facultatifs (Staphylocoques, Streptocoques, Entérocoques).

  • Anaérobies stricts (Peptostreptocoques).

Genre Micrococcus

• Généralités : Regroupe des dizaines d'espèces (ex: M. luteus, M. agilis).

• En pathologie humaine : Pouvoir pathogène extrêmement faible. Souches contaminantes souvent isolées. Rares cas d'infections (endocardites, septicémies) chez les immunodéprimés.

• Caractéristiques :

  • Cocci à Gram positif (violet).

  • Respiration aérobie stricte, Oxydase +, Catalase +.

  • Non sporulée, non mobile.

  • Groupées en amas irréguliers (tétrade).

  • Saprophytes et non pathogènes, mais opportunistes chez les immunodéprimés.

• Pathogénèse : Faible risque d'infection, nécessite de grandes quantités de bactéries. Risque accentué par inoculation parentérale, ingestion ou inhalation importantes.

• Premiers soins et traitement : Lavage de la zone exposée, antibiothérapie chez les immunodéprimés.

• Contamination environnementale : Fréquemment retrouvées dans l'environnement et les cultures, posent problème lors de la prise d'échantillons.

• Différenciation Micrococcus / Staphylococcus :

  CaractèreMicrococcusStaphylococcus Type respiratoireAérobie strictAérobie-anaérobie facultatif Culture à 45°CNégativePositive Fermentation du glucoseNégative (voie oxydative)Positive Nitrofurantoïne (300ug)Résistant (D< 15 mm)Sensible (D>15 mm) Composé O/129 (0,5 mg)Sensible (D>15 mm)Résistant (D< 15 mm) Bacitracine (0,002U)Sensible (D=10-25 mm)Résistant Lysozyme (50ug)SensibleRésistant Lysostaphine (100ug)RésistantSensible

Genre Staphylococcus

• Espèces principales :

  • Staphylococcus aureus : La plus connue et pathogène. Bactérie pyogène, infections suppuratives (peau, ostéomyélites, endocardites, bactériémies, toxi-infections). Grande capacité d'adaptation, bête noire des professionnels de santé.

  • Staphylococcus epidermidis : Flore commensale de la peau. Infections de cathéters, valves cardiaques, abcès abdominaux chez immunodéprimés.

  • Staphylococcus saprophyticus : Infections urinaires chez la femme.

Staphylococcus aureus

• Habitat : Répandu chez 20 à 30% de la population (fosses nasales, périnée, cuir chevelu, gorge).

• Morphologie : Cocci réguliers sphériques (1 µm), disposés en amas (grappe de raisin), pas de tétrades.

• Caractères culturaux :

  • Respiration aéro-anaérobie facultative.

  • Culture sur milieux ordinaires à 37°C (pousse aussi à 45°C).

  • Colonies de 1-2 mm, lisses, rondes, opaques, bombées.

  • Pigmentation jaune-doré possible (caroténoïdes).

  • Certaines souches sont hémolytiques (auréole sur gélose au sang).

• Caractéristiques biochimiques :

  • Coagulase + (différencie de la plupart des autres Staphylococcus).

  • Catalase + (différencie des Streptocoques).

  • Oxydase - (différencie de Neisseria et Micrococcus).

  • DNase + (hydrolyse l'ADN, favorise la propagation).

  • Fermente glucose, mannitol, saccharose (formation d'acides, pas de gaz).

  • Protéolyse de la fibrine, Lipase, Lécithinase +.

  • Pouvoir réducteur et hémolytique.

• Facteurs de virulence : Composants externes de surface :

  • Antigène capsulaire : Polysaccharide de type 5 et 8. Activité antiphagocytaire, base vaccinale potentielle.

  • Acides téichoïques : Impliqués dans la colonisation des muqueuses et de la peau. Récepteurs des bactériophages (véhicule de résistance aux antibiotiques).

  • Peptidoglycanes : Impliqués dans l'activation des voies de signalisation TLR-dépendantes (réponse immunitaire innée).

• Facteurs de virulence : Protéines de surface :

  • Protéines de liaison à la fibronectine (FnBPA et FnBPB).

  • Protéines de liaison aux fibrinogènes (Clumping factor ClfA et ClfB, Extracellular fibrinogen-binding protein Efb). Activités enzymatiques de type coagulase, agrégation des bactéries et protection contre le système immunitaire.

  • Protéines de liaison à l'élastine, plasminogène, vitronectine, laminine, sialoprotéines de l'os (souvent dans les infections pulmonaires).

• Facteurs de virulence : Cytotoxines :

  • Hémolysines (Staphylolysines) : 4 types (α, β, γ, δ). L'α-hémolysine est toxinogène chez l'homme. Toxines sécrétées sous forme de protéines monomériques solubles, induisent la formation de pores dans la membrane des cellules cibles.

  • Leucocidines : Toxines produites par S. aureus, facteurs de gravité des infections cutanées et muqueuses.

    • Leucocidine de Panton-Valentine (PVL) : Protéine extracellulaire à deux composantes (LukS-PV et LukF-PV). Formation de pores chez les PMN et macrophages, entraînant leur destruction et la formation de pus.

    • γ-hémolysines : Association de 2 composants (S et F). Leucotoxique et hémolytique. Présente dans 97% des S. aureus.

    • PVL : Leucotoxique, non hémolytique, dermo-nécrotique. Présente dans < 2% des S. aureus.

• Facteurs de virulence : Toxines superantigènes :

  • Stimulent massivement et non spécifiquement les lymphocytes T, entraînant une libération énorme de cytokines et des réactions inflammatoires intenses (fièvre, choc toxique).

  • Entérotoxines : Thermostables, insensibles aux enzymes digestives, pyrogènes. Responsables d'intoxications alimentaires. 7 sérotypes (A le plus fréquent).

  • Exfoliatines A et B : Protéines thermostables. Fixation à des protéines cutanées, provoquant une épidermolyse par rupture des desmosomes (lésions bulleuses).

  • Toxine du choc toxique staphylococcique (TSST-1) : Effet pyrogène, activation simultanée de plusieurs sous-populations lymphocytaires, médiateurs cytokiniques. Responsable du choc staphylococcique (ex: lié à l'utilisation de tampons hygiéniques).

• Substances élaborées : Enzymes impliquées dans la diffusion :

  • Coagulase-libre (Efb) : Exo-enzyme thermostable, coagule le plasma, protège les bactéries de la phagocytose.

  • Fibrinolysine (Staphylokinase) : Active le plasminogène en plasmine, disloque les caillots, libère les bactéries.

  • Hyaluronidase : Enzyme thermolabile, hydrolyse l'acide hyaluronique, facteur de diffusion dans les tissus conjonctifs.

  • DNase thermostable : Spécifique de S. aureus, détruit les noyaux cellulaires, facteur de diffusion.

  • Lipases : Modifient les lipides bactériens, favorisent la survie des staphylocoques.

• Substances élaborées : Enzymes impliquées dans la résistance :

  • Pénicillinases : Détruisent les pénicillines (certaines souches résistantes à la méticilline = SARM).

  • RNA méthyltransférase (Cfr) : Méthylation spécifique du rRNA 23S, résistance aux chloramphénicol, clindamycine, linézolide.

• Facteurs de virulence interagissant avec le système complément : Cibles thérapeutiques potentielles.

Diagnostic de Staphylococcus aureus

• Diagnostic bactériologique direct :

  • Recherche du germe : Dans le sang, LCR, pus (prélèvement direct).

  • Isolement : Sur gélose au sang (hémolyse), milieux sélectifs (Chapman, Baird-Parker) pour différencier et identifier.

  • Recherche de coagulase : S. aureus est coagulase +. Test membranaire (Clumping factor) ou test extracellulaire (Coagulase libre).

  • Recherche de la désoxyribonucléase : DNase thermostable spécifique de S. aureus.

• Diagnostic bactériologique indirect :

  • Titrage des anticorps circulants : Ac anti-staphylolysine α, Ac antihémolysine, Ac anti-leucocydine (rarement utilisé).

  • Lysotypage : Utilisation de bactériophages spécifiques pour lyser les staphylocoques. Utile pour le suivi épidémiologique.

  • Antibiogramme : Vérifie la sensibilité de la souche aux antibiotiques pour guider le traitement.