Les mécanismes d’action des agents infectieux sur l’organisme humain

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1 Les mécanismes d’action des agents infectieux sur l’organisme humain
La relation hôte-agent infectieux Les modes de transmission Les facteurs de sensibilité La notion de résistance

2 Plan Types de relation hôte-microorganisme
Modes de transmission des microorganismes pathogènes à l’homme Facteurs et mécanismes de virulence des micro-organismes Moyens de défense de l’hôte Stratégies du microorganisme pour échapper aux défenses de l’hôte

3 Les micro-organismes Un micro-organisme (du grec mikrós, « petit » et de organismós, « organisme ») ou microbe est un organisme vivant, microscopique c'est-à-dire qu'il est invisible à l'œil nu et ne peut être observé qu'à l'aide d'un microscope. Les micro-organismes sont répartis en: Les bactéries Les virus Les champignons Les protozoaires Les helminthes (vers)

4 Relations entre organisme hôte et micro-organisme
Commensalisme: le micro-organisme vit chez l’hôte et parfois il tire profit de cette situation, mais n’apporte aucune gêne Bactéries commensales -> flore commensale Symbiose: « vivre ensemble », la cohabitation est salutaire pour les deux; par exemple des bactéries implantés dans l’intestin participent à la synthèse de la vitamine K utile dans la coagulation du sang Exploitation: situation qui conduit à l’infection, l’hôte est gêné par la présence du micro-organisme

5 Les frontières sont assez imprécis
Du commensalisme à la symbiose: La flore commensale s’oppose à l’implantation de bactéries à potentiel pathogène (effet barrière). Du commensalisme à l’exploitation: Certains membres de la flore commensale peuvent occasionner des infections chez des sujets fragiles aux défenses immunitaires amoindries.

6 Saprophytisme Saprophytisme: forme de nutrition permettant à un organisme d’utiliser des matières organiques en décomposition Bactérie saprophytes: bactéries de l’environnement (eau, sol, air avec poussières et aérosols, aliments), leur présence dans l’organisme est en général transitoire

7 Pathogènes Pathogène spécifique ou agent pathogène spécifique: se dit d'un micro-organisme capable de provoquer une maladie quel que soit le sujet (sauf dans le cas des porteurs sains) Pathogène opportuniste ou agent pathogène opportuniste : le micro-organisme provoque une infection lorsque les défenses immunitaires de l’hôte sont affaiblies (sujet immunodéprimé)

8 Différents termes Micro-organisme ou Microbe ou Germe
Agent pathogène ou Agent infectieux Un agent infectieux ou un agent pathogène est capable de provoquer une maladie infectieuse Tous les micro-organismes ne sont pas pathogènes pour l’homme

9 Infection L’infection est le résultat de l’agression de l’hôte par un micro-organisme = ce conflit aboutit à une maladie chez l’hôte

10 Notions de colonisation et de portage
Colonisation: présence de bactéries (au niveau cutané ou des muqueuses) sans provoquer de maladie chez l’hôte Portage (porteurs sains): colonisation par des bactéries pathogènes

11 Formes de l’infection L’infection par un micro-organisme peut se manifester de manière très variable chez l’hôte, elle peut être: inapparente aiguë chronique Cette évolution de l’infection vers telle ou telle forme dépend de l’issue du conflit entre hôte et micro-organisme

12 Pouvoir pathogène ou pathogénicité
Le pouvoir pathogène c’est l’agressivité du micro-organisme (notion qualitative) = mécanismes qui sont mis en route par le micro-organisme conduisant à la maladie (notion qualitative) La virulence est le degré d’agressivité (notion qualitative) = c’est le pouvoir du micro-organisme de pénétrer chez hôte, de s'y multiplier, de résister aux systèmes de défense de l’hôte et d’entraîner les manifestations de la maladie La virulence est déterminée par des facteurs génétiques du micro-organisme et des conditions particulières rencontrées chez l’hôte (terrain)

13 Les infections peuvent être d’origine:
exogène (acquises à partir de l’entourage ou de l’environnement) ou endogène (provenant de la flore propre de l’hôte) Réservoir: c’est l’habitat naturel du micro-organisme qui y trouve toutes les conditions nécessaires à sa multiplication et donc au maintien de son espèce Vecteur: c’est un support permettant au micro-organisme d’être disséminé et d’atteindre un hôte réceptif

14 Réservoirs La majorité des micro-organismes pathogènes pour l’homme ont pour réservoir l’homme lui-même, auquel ils se sont adaptés, la transmission peut être directe et indirecte L’homme est l’unique réservoir de la rougeole, poliomyélite, varicelle, méningite à méningocoque, syphilis et paludisme Plusieurs maladies infectieuses humaines ont un réservoir animal, ce sont les zoonoses, telles la peste (rongeurs), les salmonelloses (volaille, rongeurs); la transmission peut être directe et indirecte L’environnement est source d’exo-contaminations exemple Legionella bactérie de l’eau Pour certains micro-organismes il existe plusieurs réservoirs

15 Modes de transmission Transmission directe: a lieu le plus souvent par contact direct de personne à personne (notamment pour les agents infectieux dont la survie dans le milieu extérieur est éphémère) ou à partir d’un animal contagieux Transmission indirecte: passe par un intermédiaire (vecteur): Eau et alimentation contaminées par des agents d’infections d’origine humaine ou animale Sol (vers, Clostridium tetani) Arthropodes (moustiques, mouches, tiques, poux) par exemple, le paludisme transmis par anophèle

16 Transmission de l’agent infectieux Différentes voies de transmission à partir des sources de contamination et réservoirs sont possibles: aérienne cutanée (contact avec la peau) ou transcutanée (piqûre d’insecte vecteur) digestive (choléra, fièvre typhoïde – ingestion d’eau ou aliments contaminés) génitale pour les infections sexuellement transmissibles sanguine (virus des hépatites B et C, le VIH, le Plasmodium, des bactéries) de la mère à l’enfant « transmission verticale » transplacentaire et/ou au moment de l’accouchement (VIH, toxoplasmose, hépatite B, syphilis)

17 Transmission par voie aérienne
Transmission directe aérienne pour les infections respiratoires: rougeole, grippe, tuberculose, varicelle Par contact avec les gouttelettes de salive (méningites bactériennes, mononucléose infectieuse) Contamination directe à partir d’un animal contagieux (fièvre Q)

18 Transmission cutanée par la peau
Pénétration de l’agent infectieux à la faveur d’une lésion de la peau chez l’hôte Exemples: Infections à Staphylococcus aureus (furoncle) Infections à streptocoque du groupe A (érysipèle) Transmission du virus de la rage après morsure ou griffure par l’animal infecté Transmission par l’intermédiaire des mains sales (chez des patients hospitalisés: infections à Staphylococcus aureus ou Acinetobacter baumannii)

19 Exemple de transmission cutanée ou transcutanée par l’intermédiaire d’objets contaminées
Par du matériel (par exemple cathéters) chez les patients hospitalisés piqûre par aiguille contaminé, coupure par objet souillé (AES des personnels de santé)

20 Transmission digestive
Ingestion d’eau ou aliments contaminés (choléra, fièvre typhoïde) Transmission féco-orale par l’intermédiaire des mains sales (les mains sont souvent le vecteur entre la source fécale et l’ingestion quand les conditions d’hygiène sont précaires)

21 L’infection dépends à la fois du micro-organisme et de l’hôte
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22 Etapes du processus infectieux
Première étape: colonisation de la peau et/ou des muqueuses Deuxième étape: invasion -> conduit à une infection localisée franchissement des barrières cutanéo-muqueuses inflammation au niveau de la porte d’entrée (secondaire à la multiplication bactérienne) +/- Troisième étape: dissémination à partir de la porte d’entrée exemple des bactéries: dissémination par voie sanguine = bactériémie ou lymphatique localisations secondaires: métastases septiques sepsis (infection généralisée)

23 Du côte de l’agent infectieux Les manifestations cliniques de l’infection dépendent de:
La dose infectante qui est la plus faible quantité de micro-organismes capable de produire la maladie infectieuse chez un hôte donné Shigella: dose infectante de l’ordre de 102 bactéries Salmonella: dose infectante de l’ordre de 105 bactéries La rapidité de multiplication Facteurs de virulence (ou de pathogénicité): ce sont les composants du microorganisme qui sont nécessaires ou qui potentialisent sa capacité à provoquer la maladie (les composants qui participent à la croissance normale du micro-organisme ne sont pas inclus)

24 Facteurs de virulence(ou de pathogénicité) des microorganismes
Nombreux et variés Leur production est conditionnée et induite en réponse aux moyens de défense mis en jeu par l’hôte agressé Ils sont caractéristiques du microorganisme

25 Facteurs de virulence des bactéries Facteurs qui contribuent à l’adhésion, à la colonisation et à l’invasion des tissus ainsi qu’à la dissémination systémique Facteurs d’adhésion L’adhésion bactérienne est obligatoire pour la bactérie, c’est le début du processus de colonisation Exemple des « pili » pour l’adhésion et des flagelles qui assurent la mobilité pour lutter contre le flux urinaire chez E. coli uropathogène Exemple de protéines de surface bactérienne appelés adhésines chez S.aureus La production de structures permettant l’agrégation des bactéries entre elles et à la surface bactérienne (biofilms)

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27 Facteurs de virulence des bactéries Facteurs qui contribuent à l’adhésion, à la colonisation et à l’invasion des tissus ainsi qu’à la dissémination systémique Production des substances inhibitrices pour échapper à la flore commensale de barrière Production d’enzymes (appelés protéases) pour pénétrer au niveau des muqueuses Production d’enzymes qui endommagent les tissus et facilitent la propagation (dissémination) des bactéries

28 Facteurs de virulence des bactéries Facteurs qui contribuent à l’adhésion, à la colonisation et à l’invasion des tissus ainsi qu’à la dissémination systémique Facteurs pour capter le fer nécessaire à la multiplication bactérienne Production de toxines extra-cellulaires responsables d’effets nocifs pour l’hôte Sécrétion à l’extérieur de la bactérie, diffusion dans l’organisme Production de toxines qui provoquent une rupture membranaire des cellules cibles

29 Types de facteurs de pathogénicité gsbs. utmb
Types de facteurs de pathogénicité gsbs.utmb.edu/microbook/images/fig25_3.jpg

30 Facteurs de virulence des bactéries Facteurs qui contribuent à l’adhésion, à la colonisation et à l’invasion des tissus ainsi qu’à la dissémination systémique Facteurs de résistance au système immunitaire capsule rôle de protection contre l’activation du complément capsule protège contre la phagocytose camouflage avec des molécules ressemblant à celles de l’hôte Facteurs permettant la survie à l’intérieur des cellules de l’hôte Certains micro-organismes sont capables de se multiplier à l’intérieur des vacuoles phagocytaires ou du cytoplasme des macrophages: bactéries à multiplication intra-cellulaire ( M. tuberculosis), parasites (Toxoplasma)...

31 Invasion par Shigella

32 Facteurs de virulence (pathogénicité) liés aux virus
Les facteurs viraux susceptibles de modifier la virulence sont divisés en plusieurs catégories: Facteurs d’échappement aux défenses immunitaires: composante majeure de la virulence virale Facteurs intervenant dans la réplication virale Facteurs intervenant dans la dissémination du virus au sein de l’organisme Protéines virales toxiques

33 Du côte de l’hôte Les manifestations cliniques de l’infection dépendent de: Facteurs génétiques Facteurs environnementaux La capacité de l’hôte à se défendre permet d’éliminer l’agent infectieux, ou tout du moins contenir sa prolifération Conditions qui influencent l’efficacité des mécanismes de défense: l’âge la dénutrition la fatigue le stress l’environnement

34 Défense anti-infectieuse
Défense anti-infectieuse non spécifique indépendante du micro-organisme infectant Barrières anatomiques Réaction inflammatoire Facteurs plasmatiques et cytokines Les cellules NK Les autres substances Défense anti-infectieuse spécifique Immunité par production d’anticorps Immunité à médiation cellulaire

35 Défense anti-infectieuse
Empêcher l’entrée des agents infectieux (barrière cutanéo-muqueuse, mécanique, PH, …) Lors d’une première entrée, éliminer l’agent infectieux: Ralentir la progression de l’agent infectieux avec les « moyens du bord » = Immunité innée (Complément, macrophage, NK, PNN…) Puis le développement progressif de l’immunité spécifique d’antigène « nettoie » ce qui reste = Immunité spécifique (Ac, LT CD4+ et LT CD8+) Lors d’une réapparition, réponse accélérée grâce à la mémoire immunitaire (Ac, LT CD4+ et LT CD8+)

36 Réponse non spécifique ou immunité innée ou naturelle
Barrière anatomique Triple protection: mécanique chimique (acidité gastrique) biologique anne.decoster.free.fr/immuno/inonspe/3inflam.jpg

37 Réaction inflammatoire locale
La réaction inflammatoire locale constitue la première ligne de défense contre les micro-organismes après les barrières anatomiques La détection d’un micro-organisme par notre système immunitaire (détection par des récepteurs des motifs communément retrouvés à la surface des microorganismes) va entraîner localement l’initiation d’une série d'événements impliquant des cytokines, le système du complément…

38 Les cytokines Les cytokines sont des substances solubles de communication (messagères) synthétisées par les lymphocytes ou les macrophages Classées en interférons, facteurs de nécrose des tumeurs, interleukines Elles sont à l’origine des symptômes: Fièvre (TNF, IL-1, IL-6) Troubles métaboliques et l’amaigrissement (TNF, IL-6) Leucocytose Induction de la synthèse des protéines de l’inflammation par des hépatocytes, en particulier de la CRP (protéine C réactive) La CRP « opsonise » des bactéries permettant l’activation du complément c’est à dire qu’en se fixant sur la bactérie elle facilite son ingestion par les phagocytes

39 Le système du complément
Le système complémentaire est constitué des protéines sériques qui agissent de manière coordonnée, suivant une cascade enzymatique La complément agit de plusieurs façons: Action lytique Lyse (destruction) des cellules infectées par un virus Induit une opsonisation c’est à dire qu’en se fixant sur la bactérie il facilite son ingestion par les phagocytes Action chimiotactique c’est à dire tendance à se déplacer dans une direction déterminée sous l'influence des substances chimiques (cytokines)

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41 Les interférons Sont des glycoprotéines produites par la plupart des cellules en réponse à des différents stimuli, notamment au décours d’une infection virale Activités: Sécrétés par les cellules soumises à une infection virale, bloquent la multiplication du virus dans les cellules voisines (induisent la synthèse des protéines antivirales) Inhibition de la croissance bactérienne Diminution des réponses à médiation cellulaire... L’action de l’interféron constitue un moyen de défense naturelle efficace et rapide contre l’infection virale

42 Interferon “priming” Interferons are produced in response to a viral infection and spread to the nearby cells where they activate interferon-stimulated genes (ISGs), which are responsible for the establishment of an “antiviral state” by preventing viral replication and also alert the immune system.

43 Réaction inflammatoire
Vasodilatation et extravasation des protéines Afflux des leucocytes circulants (PNN) et des monocytes qui dans les tissus vont se différentier en macrophages

44 Phagocytose Les macrophages vont phagocyter les microorganismes, et ce d’autant plus facilement qu’ils sont opsonisés Phases de la phagocytose: Phase de fixation Phase d’ingestion Phase de digestion Après phagocytose, les microorganismes se trouvent piégés dans le phagosome L’environement généré au sein du phagosome (acidification, accumulation d’enzymes lysosomiales...) est particulièrement défavorable à la survie du microorganisme

45 pedagogie. ac-montpellier. fr/. /Phagocytose. jpg A
pedagogie.ac-montpellier.fr/.../Phagocytose.jpg A. Douay Lycée Lacroix - Narbonne

46 Réaction inflammatoire anne.decoster.free.fr/immuno/inonspe/ins.htm

47 La réponse antibactérienne spécifique
L’immunité spécifique ou acquise implique une reconnaissance spécifique des constituants antigéniques Les antigènes des bactéries (classiquement des substances polymériques) sont capables de stimuler directement les lymphocytes B Les anticorps libérés sont de classe IgM , la réponse immunitaire est uniquement de type primaire

48 Immunité à médiation cellulaire rôle primordial dans la défense antivirale
Les antigènes viraux sont reconnus par des lymphocytes T donc la réponse humorale reste tributaire du rôle helper des lymphocytes T les lymphocytes produisent des cytokines (dont l’interféron gamma) qui stimulent les monocytes et macrophages, renforçant les moyens non spécifiques de défense antivirale

49 Effet paradoxal de la réaction immune
La destruction des cellules infectées est assuré par le système immunitaire L’immunité peut dépasser dans certaines circonstances son rôle bénéfique et être à l’origine d’atteintes immunologiques de l’organisme humain, voire des phénomènes auto-immuns

50 Différents types de défense
Défense contre les bactéries extra-cellulaires: réponse innée Ac de faible affinité polyréactifs (IgM), complément, polynucléaires neutrophiles puis développement d’une immunité spécifique avec des Ac de forte affinité (maturation des LB) en premier IgM spécifiques puis IgG spécifiques + activation du complément + phagocytose par polynucléaires neutrophiles Défense contre les bactéries intra-cellulaires: rôle de immunité à médiation cellulaire LT CD4 TH1 et macrophages réponse innée: faible importance puis immunité spécifique les LT spécifiques de l’Ag deviennent des TH1 qui produisent de l’interféron gamma qui agit avec le TNF des macrophages pour activer les macrophages création d’un granulome inflammatoire Défense contre les virus: rôle de immunité innée cellules NK, en parallèle la réponse spécifique se développe activation des LT CD8 qui migrent dans le tissu infecté destruction des cellules infectées; les Ac sont produits mais ils sont peu efficaces (le virus est dans la cellule)

51 www. pasteur. fr/icono/RAR/RAR2006/cavaillon
From bacteria to infectious diseases. Interaction of microbial derived molecules with host's cells leads to the production of cytokines, a prerequisite for innate immunity. Overwhelming production is associated with severe inflammation while the concomitant anti-inflammatory response may be associated with increased susceptibility to nosocomial infection (Annane D, Bellissant E, Cavaillon J-M (2005) Septic Shock. The Lancet 365: 63-78).

52 Traitement des infections
Trois principes sont à respecter dans le traitement des infections: Traitement symptomatique: traiter les symptômes pour maintenir un état général permettant au système immunitaire d’éliminer l’infection au bout de quelques jours Traitement étiologique: suppression de la cause Traitement palliatif: pallier à la perte d’une fonction (insuline/diabète)

53 Antiseptiques et désinfectants
Formulations contenant des agents chimiques qui sont utilisés dans la lutte contre les micro-organismes Objectif: réduire, voire détruire les flores microbiennes nuisibles ou risquant d’être nuisibles Les désinfectants s’appliquent sur des matériaux inertes, alors que les antiseptiques sont des préparations destinées à une application sur des tissus vivants. Selon leur activité les antiseptiques seront dits bactéricides et/ou fongicides, et/ou virucides Les antiseptiques sont à usage local

54 Antibiotiques Les antibiotiques sont des agents strictement antibactériens (innocuité habituelle pour les cellules de m’organisme humain) Ils sont classés sur la base de leur structure chimique Plusieurs familles d’antibiotiques sont individualisés: Inhibiteurs de la synthèse de la paroi bactérienne Les inhibiteurs du fonctionnement des membranes Les inhibiteurs de synthèse ou de fonction des acides nucléiques Les inhibiteurs de la synthèse des protéines bactériennes

55 Cibles de l’antibiothérapie site www.microbes-edu.org

56 Résistance des bactéries aux antibiotiques
Résistance naturelle: caractéristique propre à l’ensemble des souches d’une espèce bactérienne, transmissible à la descendance Résistance acquise: concerne une proportion plus ou moins grande des souches d’une espèce bactérienne Résistance par: Inactivation enzymatique Défaut de pénétration de l’antibiotique dans la bactérie Par efflux actif Par défaut d’affinité pour la cible

57 Défaut de pénétration de l’antibiotique site www.microbes-edu.org

58 Efflux actif de l’antibiotique site www.microbes-edu.org

59 Inactivation enzymatique site www.microbes-edu.org

60 Modification de l’affinité de la cible pour l’antibiotique site www
Modification de l’affinité de la cible pour l’antibiotique site

61 Traitement antiviral Les virus pour se multiplier, détournent à leur profit la machinerie cellulaire. Les médicaments anti-viraux doivent inhiber la multiplication des virus dans la cellule sans perturber la synthèse des constituants de la cellule normale. Les processus particuliers du cycle de multiplication virale constituent la cible pour la chimiothérapie antivirale Lorsque les signes clinique apparaissent, le virus s’est multiplié abondamment Il n’existe pas de substance active sur les virus latents

62 Stérilisation Inactivation physique des micro-organismes: la stérilisation, consiste en l’inactivation la plus complète des micro-organismes portés par les supports inertes solides ou présents dans des liquides (préparation des médicaments, fabrication des dispositifs médicaux à usage unique ou présents dans des liquides)