CLASSIFICATION ET POUVOIR PATHOGENE LES AGENTS INFECTIEUX CLASSIFICATION ET POUVOIR PATHOGENE

On distingue 5 types d’agents infectieux : Les bactéries Les virus INTRODUCTION On distingue 5 types d’agents infectieux : Les bactéries Les virus Les parasites Les champignons Les prions=agents infectieux non conventionnels. Certains sont visibles à l’œil nu comme certains parasites. Alors que les premières traces de vie microscopiques remontent à plus de 3.8 milliards d’années, l’homme dut attendre le XVII siècle et l’invention du microscope optique afin de pouvoir les observer. En 1674, L’opticien hollandais Antonie Van Leeuwenhoek conçoit le microscope optique, découvre et décrit les bactéries en termes « d’infusoires » « bâtonnets » et « sphérules ».   (« infusoire » : protozoaire cilié vivant dans les eaux stagnantes) On prend alors connaissance de la vie microscopique qui nous entoure sans penser que ces germes sont doués de propriétés chimiques diverses. Ils sont classés dans le règne végétal et négligés durant encore près de deux siècles. La microbiologie voit le jour en 1850 grâce aux recherches de Liebig et Pasteur qui démontrent que ces germes sont capables de transformer les matières minérales et organiques, de parasiter les organismes vivants ou de participer à leur bien-être en favorisant leurs activités.

LES BACTERIES

PLAN 1 ) Structure générale 2 ) La morphologie 3 ) Physiologie – Croissance 4 ) Identification bactérienne 5 ) Principales bactéries rencontrées en pathologie humaine 6 ) Pathogénie 7 ) Pouvoir pathogène des bactéries

structure générale Organismes vivants unicellulaires d’une taille de l’ordre du micron (millième de millimètre) Règne des Procaryotes dépourvues de noyau un seul chromosome. des ribosomes. une paroi. une membrane cytoplasmique. Les bactéries se multiplient par scissiparité. Scissiparité : segmentation, division simple d’une cellule.

structure générale Le Glycocalyx : fibres polysaccharidiques ou polymères extrêmement fréquents entourant la bactérie. Le feutrage des fibres de glycocalyx est constant dans le cas de bactéries vivant en biofilm dans les conditions naturelles.

structure générale Le Glycocalyx : Il est responsable de l'attachement des bactéries : aux cellules (buccales, respiratoires......) ou à des supports inertes (plaque dentaire, biofilms sur les cathéters, sondes urinaires ou encore les prothèses). Il protège les bactéries du biofilm de la dessiccation et rend les bactéries résistantes: antiseptiques, désinfectants, antibiotiques.

structure générale La paroi : enveloppe rigide assurant l'intégrité de la bactérie, donc responsable de la forme des cellules. Elle protège des variations de pression osmotique.

structure générale La paroi : La composition variant selon l'espèce ou le groupe bactérien, il a été possible de distinguer des affinités tinctoriales différentes par la coloration: Gram + et Gram – Certaines étapes de sa synthèse peuvent être entravées par certains antibiotiques: ß-lactamines, glycopeptides. L'absence de paroi est habituellement létale pour les bactéries (quelques exceptions: les mycoplasmes). Hans Gram 1853-1938 aspect au Gram Cocci : rond Bacille : allongé Gram + : violet Gram - : rose

structure générale Éléments inconstants selon les bactéries : Capsule : élément le plus superficiel, lié à un pouvoir pathogène car empêche la phagocytose. Ex. : pneumocoque Scissiparité : segmentation, division simple d’une cellule.

structure générale Éléments inconstants selon les bactéries : Spores : Certaines bactéries, ont la propriété de se différencier en formes de survie appelées spores. Elles se présentent sous une forme végétative métaboliquement active ou métaboliquement inactive (forme sporulée). Permet la survie dans le milieu extérieur des années. Ex. : Clostridium difficile /Clostridium tetani Scissiparité : segmentation, division simple d’une cellule.

structure générale Éléments inconstants selon les bactéries : Fimbriae / pili : structure fibrillaires rigides permettant l’attachement spécifique des bactéries sur les cellules, phase essentielle dans certains pouvoirs pathogènes. Présents chez de nombreux bactéries Gram -, plus rare chez Gram +. Scissiparité : segmentation, division simple d’une cellule.

la Morphologie Les cellules bactériennes peuvent être sphériques : coques ou cocci ou en forme de bâtonnets : les bacilles qui peuvent être de différentes formes: Petit bacille incurvé = Campylobacter bacille allongé en spirale = spirochète (syphilis) Dans un environnement adapté, ces cellules peuvent être associées en groupements qui sont caractéristiques de l'espèce. par deux: diplocoques (Gram – méningocoque, Gram +pneumocoque…) en grappe : staphylocoques en chaînette : streptocoques La structure et la morphologie permettent une classification, de déterminer leur virulence, leur résistance et les traitements appropriés.

Physiologie Croissance La division par fission binaire : la bactérie grandit puis se divise en deux cellules filles identiques. La croissance bactérienne : aboutit à l’augmentation du nombre de bactéries. In vitro en milieu liquide (bactérie « pure ») ou solide mise en évidence de colonies = UFC Unité Formant Colonies Le métabolisme respiratoire : Il existe plusieurs type de bactéries en fonction de leur rapport avec l’O2 Aérobie strictes Micro aérophiles aéro-anaérobies anaérobies Le mode de production d’énergie pour la synthèse des molécules indispensables à la vie des bactéries se fait en présence d’oxygène. Importance de ce métabolisme en termes de localisation : Les infections dus à une bactérie anaérobie stricte est le plus souvent localisée dans les tissus profond et les cavités closes (ex. les intestins) Et en terme d’examens

Identification bactérienne A partir d’un prélèvement clinique Examen direct Leucocytes oui ou non Type (s) bactérien(s) : cocci , bacille, Gram +, Gram - ? Culture Sur milieu solide: gélose agar Avec indicateurs colorés, sang, chromogènes… En milieu liquide : à partir d’un prélèvement mono microbien : sang Identification Recherche de caractères biochimiques Avec des galeries d’identification

5 ) Principales bactéries rencontrées en pathologie Cocci gram positif Staphylocoques Staphylocoque doré ( Staphylococcus aureus) Staphylocoques à coagulase négative (S. epidermidis, S.capitis, S. saprophyticus, S.lungdunensis…) Streptocoques Pneumocoque (Streptococcus pneumoniae) Autres streptocoques: Streptococcus pyogenes (groupe A) Streptococcus agalactiae (groupe B) Streptocoques oraux (S.mitis,S.oralis…) Entérocoques: Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium… Cocci Gram +

Cocci Gram négatif Deux espèces principales : Le méningocoque : Neisseria meningitidis Le gonocoque : Neisseria gonorrhoeae. Moraxella catarrhalis (ex Neisseria ou Branhamella catarrhalis), et de nombreuses espèces commensales ou pathogènes opportunistes (Neisseria mucosa,N.flava,N.lactamica…)

Bacilles Gram négatif Famille des Entérobactéries Le Colibacille : Escherichia coli Les Klebsielles : Klebsiella pneumoniae Les Enterobacter : Enterobacter cloacae Enterobacter aerogenes Les Serratia : Serratia marcescens Les Proteus : Proteus mirabilis,P.vulgaris Les Salmonelles : S. typhimurium,S.enteritidis et Salmonella typhi Les Shigelles : S.dysenteriae,S.sonnei.

Autres bacilles Gram négatif Les Pseudomonas :le pyocyanique = Pseudomonas aeruginosa Les Acinetobacter : Acinetobacter baumanii Les Haemophilus : Haemophilus influenzae Les Pasteurelles : Pasteurella multocida Les Bordetella : Bordetella pertussis Les Vibrions : Vibrio cholerae Les Campylobacter: Campylobacter jejuni Les Légionelles : Legionella pneumophila.

Bacilles Gram positif Les Bacillus : Bacillus subtilis/B.anthracis (bacilles gram+ sporulés) Les Lactobacilles: Lactobacillus acidophilus Les Corynebactéries: Corynebacterium diphteriae Les Listeria : Listeria monocytogenes

Spirochètes (bactéries spiralées) Les Tréponèmes: Treponema pallidum (agent de la syphilis) Les Leptospires : Leptospira interrogans nombreux sérovars responsables de la leptospirose Les Borrelia : Borrelia burgdorferi (agent de la maladie de Lyme) Borrelia recurrentis(fièvres récurrentes)

Mycobactéries Bacille de la tuberculose: Mycobacterium tuberculosis Bacille de la lèpre: Mycobacterium leprae Nombreuses autres espèces (dites « atypiques ») Exemples: Mycobacterium marinum Mycobacterium avium Mycobacterium xenopi…

Autres bactéries (de très petite taille) Les Mycoplasmes : Mycoplasma pneumoniae Mycoplasma hominis Ureaplasma urealyticum Les Chlamydia : Chlamydia trachomatis Chlamydophila pneumoniae Chlamydophila psittaci Les Rickettsies par exemple Rickettsia conorii Coxiella burnetii : l’agent de la Fièvre Q.

Bactéries anaérobies strictes *Bacilles Gram + sporulés: Clostridium exemples: Clostridium perfringens C. botulinum / C. tetani C. difficile *Bacilles Gram + non sporulés : ex :Actinomyces,Propionibacterium *Bacilles Gram - : Bacteroides (B.fragilis,B.caccae) Fusobacterium,Prevotella,Porphyromonas *Cocci Gram + : Peptostreptococcus *Cocci Gram - : Veillonella.

6 ) Pathogénie On distingue 2 types de bactéries responsables d'infections : Les bactéries pathogènes : responsables d'une maladie même chez le sujet « sain » . Certaines appartiennent à la flore humaine commensale : pneumocoque, Haemophilus, méningocoque. D’autres non : Mycobacterium tuberculosis, Salmonella, Vibrio cholerae.  il existe une susceptibilité individuelle qui peut être l'âge ou qui peut-être propre à certains individus.

6 ) Pathogénie Les bactéries opportunistes : ne donnent habituellement pas de maladie chez les sujets sains. En revanche, elles peuvent devenir pathogènes chez les sujets aux défenses immunitaires altérées. Ces bactéries sont souvent des bactéries commensales qui vivent à la surface de la peau et des muqueuses de l'homme

7 ) Pouvoir pathogène des bactéries Adhésion une adhésion aux cellules épithéliales des muqueuses à l'aide de pili ou fimbriae Production de toxines Dans ce cas, la bactérie adhère, colonise et se multiplie au niveau de la muqueuse de la porte d'entrée et peut éventuellement provoquer une inflammation à ce niveau. Mais l'essentiel du pouvoir pathogène est du à la production d'une toxine dont les effets peuvent s'exercer à distance de la porte d'entrée Ex : Les bactéries ne sont pas elles-mêmes à l’origine des signes cliniques mais ces derniers sont dus aux toxines qu’elles fabriquent. Vibrio cholerae E. coli entérotoxinogène Bordetella pertussis (coqueluche) Corynebacterium diphtheriae (agent de la diphtérie). Staphylococcus aureus producteur de TSST

7 ) Pouvoir pathogène des bactéries Le pouvoir pathogène résulte d 'une inflammation au niveau de la porte d 'entrée secondaire à la multiplication bactérienne. Abcès cutanés / furoncles dus à une multiplication localisée de Staphylococcus aureus Angines, sinusites, otites, bronchites le plus souvent dues à des bactéries de la flore commensale du nasopharynx qui deviennent pathogènes ( streptocoques, pneumocoques, Haemophilus, anaérobies… ). Infections urinaires, basses le plus souvent, ou encore atteinte du rein, dues à Escherichia coli Les bactéries en cause sont, en général, des pathogènes à multiplication extra-cellulaire dont la diffusion à distance de la porte d'entrée peut être une complication à redouter (surtout vrai pour les infections urinaires et les abcès sous-cutanés). Les bactéries ne sont pas elles-mêmes à l’origine des signes cliniques mais ces derniers sont dus aux toxines qu’elles fabriquent.

7 ) Pouvoir pathogène des bactéries Le pouvoir pathogène résulte d'une dissémination du microorganisme à partir de la porte d'entrée: On distingue deux types de pathogènes selon que la multiplication bactérienne ait lieu à l'intérieur ou à l'extérieur d 'un compartiment cellulaire Les bactéries à multiplication intra-cellulaire (macrophages ou cellules endothéliales) Mycobacterium tuberculosis ( tuberculose ) Salmonella typhi ( typhoïde ) Listeria monocytogenes ( listériose )

7 ) Pouvoir pathogène des bactéries Le pouvoir pathogène résulte d'une dissémination du microorganisme à partir de la porte d'entrée: Les bactéries à multiplication extra-cellulaire pouvoir pathogène le plus fréquent. Septicémies (Escherichia coli, Staphylococcus aureus…) Pneumonies (Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae...) Pyélonéphrites (Escherichia coli, Proteus mirabilis..) Méningites (Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae) Endocardites (Streptococcus, Enterococcus...)

LES VIRUS

structure générale de très petite taille de l’ordre du nanomètre, observables au microscope électronique. Pas de structure cellulaire commune aux êtres vivants : parasites intracellulaires absolus. Son principe est de détourner à son profit le fonctionnement d’une cellule après l’avoir parasitée. « Un virus est essentiellement un programme génétique qui transmet de cellule en cellule le message: Reproduis moi. » Nanomètre : 10 puissance – 9 mètre. Ils n’ont pas de structure cellulaire : ne possèdent ni énergie, ni mitochondrie, ni matières premières, ni ribosome pour la synthèse des protéines et doivent trouver les éléments au sein des cellules. Le principe de vie et de multiplication d’un virus est de détourner à son profit le fonctionnement d’une cellule après l’avoir parasitée.

structure générale Génome : 1 seul acide nucléique : ARN : Grippe, HIV… ADN : Herpès, V hépatite B… Capside : « boîte » protéique, cubique ou hélicoïdale Enveloppe ou non

parasitisme intra-cellulaire Un virus se caractérise par son incapacité à se multiplier par division. Il a besoin d'utiliser une cellule hôte   Multiplication intra-cellulaire obligatoire en utilisant la «machinerie» cellulaire pour se multiplier. Le virus pénètre par pinocytose. Il introduit son génome dans celui qui est contenu dans le noyau cellulaire. Si le génome est un brin d’ADN, il peut immédiatement rejoindre le noyau pour en prendre le commandement. Si c’est un brin d’ARN, il faut une transformation de cet acide en ADN grâce à une réaction enzymatique (enzyme de transcription virale). La molécule d’acide nucléide viral dicte ses propres synthèses à la cellule infectée arrêtant les synthèses cellulaires. Le virus peut alors se reproduire ; c’est la réplication. La cellule meure et libère des centaines de virions qui à leur tour parasite des nouvelles cellules.

parasitisme intra-cellulaire Chaque type de virus ne peut infecter qu’une gamme limitée de cellules hôte : notion de spectre d’hôte L’identification de la cellule hôte se fait par un mécanisme de type « clé-serrure » entre certaines protéines virales et certaines protéines cellulaires Spectre d’hôte large : le virus peut contaminer plusieurs espèces (ex : Virus de la rage) Spectre d’hôte étroit : le virus ne peut contaminer qu’une seule espèce (ex : HIV, HAV..) les virus des eucaryotes sont en général propres à un tissu Grippe et cellules respiratoires, HIV et lymphocytes T4. Le virus pénètre par pinocytose. Il introduit son génome dans celui qui est contenu dans le noyau cellulaire. Si le génome est un brin d’ADN, il peut immédiatement rejoindre le noyau pour en prendre le commandement. Si c’est un brin d’ARN, il faut une transformation de cet acide en ADN grâce à une réaction enzymatique (enzyme de transcription virale). La molécule d’acide nucléide viral dicte ses propres synthèses à la cellule infectée arrêtant les synthèses cellulaires. Le virus peut alors se reproduire ; c’est la réplication. La cellule meure et libère des centaines de virions qui à leur tour parasite des nouvelles cellules.

Leur classification En fonction du génome, il existe deux grands groupes: les virus à ARN : hépatite A, rubéole, grippe. Mutations génétiques fréquentes les virus à ADN : hépatite B, varicelle, herpès. En fonction de l’existence d’une enveloppe ou non Virus nus : transmission interhumaine indirecte ou directe (Rotavirus, hépatite A…). Virus enveloppés (peu résistants aux détergents, chaleur/dessiccation) : transmission interhumaine directe (HIV, virus de l’hépatite B,virus de l’hépatite C,virus de la Grippe…). Capside et enveloppe sont douées de propriété utiles pour le dépistage de certaines maladies virales.

VIRUS A ADN Famille des Herpès-virus virus de l’herpès simplex(HSV 1 et 2) virus de la varicelle et du zona(VZV) cytomégalovirus( CMV) virus d’Epstein-Barr (EBV) Virus de l’hépatite B, virus de l’hépatite D Parvovirus B19 ( ADN à simple brin )

VIRUS A ARN * Orthomyxovirus:virus de la grippe(ARN segmenté) * Paramyxovirus:virus de la rougeole, virus des oreillons, virus respiratoire syncitial(VRS) * Entérovirus(Echovirus, Coxsakievirus) * Rhinovirus * Rotavirus ( ARN à double brin ) * Virus de l’hépatite C,V.de la fièvre jaune * Virus de la rubéole, Virus de la rage * Virus HIV1 et virus HIV2

LES PARASITES

Le parasitisme est à distinguer : Un parasite : organisme qui vit aux dépens d’un individu d’une autre espèce dont il altère la santé. Le parasitisme est à distinguer : - du commensalisme: partage d’une même source nutritive sans nuire à l’hôte, - et de la symbiose: association avantageant les deux partenaires. Le réservoir : élément dans lequel un parasite se maintient et assure sa survivance. Le réservoir parasitaire peut être animal, humain ou tellurique.

Le vecteur est l’agent qui transmet le parasite. L’hôte intermédiaire est l’être vivant dans lequel le parasite séjourne pour devenir infestant. L’hôte définitif est celui qui héberge la forme adulte du parasite.

classification des parasites On distingue deux grandes familles de parasites: Les protozoaires : organismes unicellulaires eucaryotes (c’est-à-dire possédant un noyau contrairement aux bactéries qui sont des procaryotes) qui ont conquis et se sont adaptés à tous les milieux de vie. Leur reproduction est très complexe et peut être sexuée ou non sexuée. Plasmodium falciparum (agent du paludisme) Toxoplasma gondii (agent de la toxoplasmose) Entamoeba histolytica (agent de l’amibiase)

classification des parasites Les helminthes, pluricellulaires (les vers) : les nématodes ou némathelminthes : vers ronds, non segmentés Certains sont ovipares (ils pondent des oeufs) comme par exemple le trichocéphale (Trichuris trichiura, agent de la trichocéphalose), l’oxyure (Enterobius vermicularis), l’ascaris (Ascaris lumbricoides responsable de l’ascaridiose)…. D’autres sont vivipares (embryons) comme le ver de Guinée (Dracunculus medinensis responsable de la dracunculose),… Ascaris Filaire de Médine

classification des parasites Les helminthes, pluricellulaires (les vers) : Les plathelmintes (vers plats, non recouverts de chitine, segmentés ou non) sont sous divisés en trématodes non segmentés (douves, schistosomes=bilharzies, …) et en cestodes segmentés (ténia, Echinococcus, …) Douve du foie Ténia

classification des parasites Les ectoparasites = parasites de la peau ou des phanères ( cheveux, poils ) Le sarcopte de la gale ( Sarcoptes scabiei ) Les poux ( Pediculus capitis et P.humanus ) Les morpions ( Phthirus pubis )

LES CHAMPIGNONS

Les mycoses sont des infections superficielles (cutanées, muqueuses) ou profondes (organes) dues à des champignons. synonyme: « infections fongiques »

structure générale Les champignons sont constitués : - d’éléments unicellulaires : levures (ex. : Candida) de filaments mycéliens : Dermatophytes, Aspergillus, Pénicillium

La classification morphologique 1.1 Les champignons filamenteux Les moisissures (Ex: Aspergillose : affection opportuniste) Les dermatophytes se développant dans la couche cornée de l’épiderme et dans les phanères (ongles, cheveux, poils) (Ex: teignes, eczéma marginé au niveau des plis, onychomycose au niveau des ongles) Ils se développent par ramifications de filaments appelés thalles Aspergillose : c’est une affection opportuniste (sida) qui touche le tissu pulmonaire.

La classification morphologique 1.2 les champignons levuriformes Il existe de nombreuses espèces de levures, de forme arrondie,notamment: Le genre candida dont l’espèce principale est le Candida albicans Le genre cryptococcus dont l’espèce principale Cryptococcus neoformans a un tropisme pour le système nerveux central. Tropisme : orientation vers…

Facteurs favorisant les mycoses L’humidité, la macération, des modifications de la trophicité des muqueuses. Un terrain fragilisé ou immunodéprimé. Les antibiotiques, les immunosuppresseurs (corticoïdes, antimitotiques). Les brûlures étendues ou les rayons X. Le troisième trimestre de grossesse provoque une candidose vaginale quatre fois plus fréquente. Hodgkin : prolifération tumorale des cellules de diverses organes atteignant surtout les tissus ganglions lymphatiques.

LES PRIONS

Le prion Maladies à prions : maladies rares et constamment mortelles touchant le cerveau et se développant aussi bien chez l’homme que chez l’animal. Epidémie d’encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) ou « maladie de la vache folle » au milieu des années 1980 en Grande Bretagne. Diffusion de la maladie en raison des modifications des procédés de fabrication des farines servant à nourrir le bétail au début des années 1980 (diminution des températures de chauffage). Maladie de Creutzfeld Jakob : c’est la maladie à prion la plus connue chez l’Homme.

structure générale Le prion Maladies à prion sont transmissibles : bactérie, virus ???? Mais 1) aucune identification de microorganisme 2) les tissus restent infectieux après traitement par la chaleur ou les rayons UV  Agent infectieux d’une autre nature. En 1982, S.B Prusiner a émis l’hypothèse que l’agent infectieux était une protéine et a créé le terme prion PrP (proteinaceous infectious particule). Le prion = protéine dont la séquence d'acides aminés est identique à celle d'une protéine normale, présente chez tous les mammifères : la protéine PrPc. C’est un constituant des membranes cellulaires, des neurones en particulier.

structure générale Le prion, forme pathogène : PrPsc, (scrapie) a des propriétés anormales : présente une conformation spatiale différente. n’est pas détruite par les enzymes qui digèrent la forme normale. s’accumule dans le cerveau des patients formant des dépôts. Prusiner (Nobel 1997) : Une molécule de PrPsc peut convertir des molécules de PrPc d’une forme normale vers une forme anormale qui peuvent à leur tour convertir d’autres protéines normales vers des formes anormales… phénomène en cascade. 

pathologies Les prions sont les agents des encéphalopathies subaiguës spongiformes : Maladies neurovégétatives rares transmissibles et toujours mortelles, dont le diagnostic de certitude est post mortem. Chez l’animal : la tremblante du mouton et la maladie de la « vache folle » ( Encéphalopathie Spongiforme Bovine:ESB ). Chez l’homme : la maladie de Creutzfeld-Jacob est la plus connue. Et, son nouveau variant apparue en 1995 en Grande Bretagne puis en France chez des personnes jeunes. Maladie due à l’agent de l’ESB. Ces maladies entraînent deux types de symptômes chez l’Homme: Une démence : attente irréversible des facultés intellectuelles. Des anomalies neurologiques : déséquilibre à la marche et en position debout, secousses musculaires brutales (myoclonies). Chez l’homme : Le kuru d’Océanie et le syndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker

Conséquences sur la prise en charge du matériel médical Caractéristiques Le prion : Caractéristiques physico chimiques étonnantes ! Résiste à formol 10%, glutaraldéhyde, pH acide, uv, nucléases… Inactivé par : autoclavage à 134°C 18 mn Soude 1N 1 heure à 20°C Hypochlorite de Na à 2% de Cl libre 1 heure à 20°C. Conséquences sur la prise en charge du matériel médical Explique le passage dans la filière agro-alimentaire de farines à partir d’os et d’abats infectieux car utilisation de systèmes de traitement des carcasses moins dénaturant (pour augmenter la valeur nutritionnelle des farines).