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MICROBIOLOGIE Séquence 4 VIRULENCE DES PATHOGENES ET TIAC VIRULENCE DES BACTERIES ET TIAC OBJECTIFS - Spores bactériennes : caractéristiques et propriétés, notion de cycle sporal - Virulence et toxinogénèse : Nature, propriétés et modes d’action des toxines bactériennes, des mycotoxines - Con...

MICROBIOLOGIE Séquence 4 VIRULENCE DES PATHOGENES ET TIAC VIRULENCE DES BACTERIES ET TIAC OBJECTIFS - Spores bactériennes : caractéristiques et propriétés, notion de cycle sporal - Virulence et toxinogénèse : Nature, propriétés et modes d’action des toxines bactériennes, des mycotoxines - Contamination des aliments et développement microbien : Mettre en relation les modalités du pouvoir pathogène avec le délai d’apparition des symptômes et la chronologie de quelques TIAC - Intoxinations et toxi-infections alimentaires : Exemples de TIAC : à S. aureus, salmonelles, Bacillus cereus, Clostridium (perfringens et botulinum) E. coli EH, Vibrio, Listeria, Yersinia, Campylobacter, amines biogènes. - Toxi-infections alimentaires collectives (TIAC) et Notions d’épidémiologie : Pour chaque exemple d’agent responsable de TIAC, en lien avec son type trophique, associer les aliments à risque et les conditions physico-chimiques pour la contamination et la multiplication dans ces aliments MICROBIOLOGIE 1. DEFINITIONS POUVOIR PATHOGENE = propriété que possède certaines bactéries à provoquer une infection caractérisée par des symptômes particuliers qui peuvent être très spécifique. PATHOGENIE = étude du ou des mécanismes responsables du déclanchement et du développement de la maladie. VIRULENCE = intensité/degré de capacité d’un microorganisme à développer une infection. Elle dépend d’un ensemble de mécanismes spécifiques qui permettent à la bactérie de coloniser l’hôte, de se multiplier, et de causer des lésions. Ces mécanismes sont appelés facteurs de virulence qui reposent sur : des mécanismes d’adhésion, d’invasion et de production de toxines. MICROBIOLOGIE 1. DEFINITIONS La virulence varie selon : Le type de bactérie : certaines bactéries sont toujours pathogènes : Salmonella typhi, d’autres opportunistes : Escherichia coli dans certaines infections urinaires. L’état immunitaire de l’hôte : un système immunitaire affaibli favorise l’infection. Notion de DMI : c’est la plus petite dose de micro-organismes qui va déclencher une perturbation du fonctionnement de l’hôte / une infection Plus la DMI est faible plus la bactérie est virulente. La DMI dépend de 3 facteurs : la bactérie, l’hôte (nourrisson, personne âgé, adulte) et du vecteur. Le contact entre bactérie et hôte peut se faire à travers de vecteur. Le vecteur est important quelques exemples : aliment, air, animaux. MICROBIOLOGIE 1. DEFINITIONS Les étapes de l’infection bactérienne : MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries 2.1 Facteurs d’adhésion Pour coloniser les tissus, les bactéries doivent adhérer aux cellules de l’hôte via des structures spécifiques : Fimbriae ou pili communs : structures protéiques permettant l’ancrage (exemple : E. coli dans les infections urinaires). Adhésines : protéines bactériennes interagissant avec des récepteurs de l’hôte. Les bactéries avec des adhésines se lient à des récepteurs spécifiques à la surface des tissus pour empêcher leur élimination. Capsule : composition polysaccharidique (parfois protéique), chargé -, confère à la bactérie des propriétés hydrophiles. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries Elle dépend également de : - la surface qui présente des charges électriques plus ou moins différente et surtout des récepteurs à ces adhésines. - L’environnement : milieu aqueux avec un pH particuliers et des forces ioniques. La fixation comporte 2 phases : - Fixation non spécifique mais réversible : due à l’attraction par des forces de faible intensité (Van der Walls, interactions hydrophobes) - Fixation spécifique et irréversible : interaction moléculaire qui implique des structures bactériennes appelées adhésines = protéines (à la surface de la bactérie) qui interagissent avec le récepteur de la cellule hôte qui est aussi une protéine mais associée à des sucres (le mannose). C’est donc une glycoprotéine. Glycoprotéines sont soit à la surface de la cellule soit dans la matrice extracellulaire : collagène ou fibronectine… MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries 2.2. Facteurs d’invasion Elle se détermine par le POUVOIR INVASIF, capacité de certaines bactéries de se multiplier rapidement dans l’organisme. Les bactéries peuvent pénétrer dans les cellules ou tissus grâce à : Enzymes hydrolytiques : elles dégradent les barrières cellulaires, comme l’hyaluronidase (Streptococcus pyogenes). Streptococcus pyogenes | Streptococcal infection | Structure, pathology and treatment options |usmle Systèmes d’invasion active : certaines bactéries, comme Listeria monocytogenes, utilisent un mécanisme de "propulsion" intracellulaire pour se déplacer. Listeria monocytogenes | What is listeriosis? | microbiology and pathology | USMLE Step 1 Listeria monocytogenes, un modèle exceptionnel en biologie des infections MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries 2.3. Résistance à l’immunité Pour échapper au système immunitaire, les bactéries utilisent : Capsule bactérienne : structure polysaccharidique empêchant la phagocytose (Streptococcus pneumoniae). Protéines de surface : détournement des réponses immunitaires, comme la protéine A de Staphylococcus aureus qui inhibe la phagocytose. Staphylococcus Aureus | Pathology | Microbiology | What is the best treatment for Staph aureus? Variation antigénique : modification des antigènes pour éviter leur reconnaissance (exemple : Neisseria gonorrhoeae). Neisseria gonorrhoeae | Gonorrhea | Pathology, Immunology, diagnosis and treatment | USMLE MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries 2.4. Production de toxines POUVOIR TOXIQUE = ou TOXINOGENE, capacité de certaines bactéries de synthétiser des toxines pour l’homme. Il existe 2 types de toxines : a) Exotoxine : libérée dans le milieu par la bactérie. Elles sont sécrétées par les bactéries Gram+/- lorsqu’elles sont en pleine croissance (phase ex). Ce sont des protéines thermolabiles et facilement antigéniques. Elles se transforment en anatoxines (molécule qui peut être vaccinale). Hautement toxiques. Modes d’action souvent spécifique : cytotoxines (tissus généraux), neurotoxines (tropisme et dysfonctionnement des tissus nerveux), entérotoxines (tropisme pour TD+ dysfonctionnement). Ne se traduit pas par l’apparition de fièvre. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries b) Endotoxine : contenue dans la bactérie ou à sa surface et libérée après sa lyse (mort) Libérées par lyse des Gram – Correspond au lipopolysaccharide lié à la paroi : Elles ne sont pas secrétées mais sont un composant de la paroi. Elles sont faiblement antigéniques Pas d’anatoxine Toxiques Les modes d’action sont diffus Symptômes : fièvre, vomissements, diarrhées, hypotension sévère. Les toxines sont des molécules thermolabiles, quand température trop forte, la toxine ne fonctionne plus on obtient des anatoxines qui servent à la fabrication de vaccin. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries Ces toxines peuvent avoir des actions Membranaires : elles perturbent l’intégrité des membranes cellulaires, provoquant des fuites ou la lyse cellulaire : - Formation de pores : protéines s’insèrent dans la membrane, forme des trous = pores - Modification d’un lipide : activité phospholipase, dégrade ou modifie des lipides membranaires - Modification d’une protéine : activité protéolytique - Transduction d’un signal membranaire : ces toxines agissent sur des modifications de la transduction d’un signal membranaire. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries - Reconnaissance de récepteurs de cellules immunitaires : reconnait des récepteurs présents au niveau du système majeur d’histocompatibilité conduit à une hyperactivité du système immunitaire, Exemple : par les staphylocoques. Exemple : les toxines alpha de Clostridium perfringens. Clostridium Perfringens | Gas gangrene | What is the treatment for Clostridium perfringens? MICROBIOLOGIE Exotoxine 2. Virulence des bactéries Endotoxine Espèce bactérienne Des espèces Gram positif et Gram Notamment Gram négatif et négatif Listeria Localisation de la Protéines sécrétées vers le milieu Lipopolysaccharides de la protéine par la cellule cellule qui se détachent Localisation du gène Le gène codant se trouve dans un Dans le chromosome plasmide ou bactériophage Toxicité Forte Faible Antigénicité Très antigénique (production Faiblement antigénique d’anticorps anti-toxine) Vaccin Vaccin à partir de toxoïdes Pas de vaccin Thermostabilité Thermolabile Thermostable Exemples Toxine botulique, tétanique et Toxine méningocoque, sepsis cholérique (septicémie) MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries Ces toxines peuvent avoir des actions Intracellulaires : elles interfèrent avec le métabolisme ou les signaux intracellulaires, entraînant des dysfonctionnements graves. Il faut d’abord que les toxines rentrent dans la cellule, elles doivent franchir la membrane plasmique sans la dégrader. Elles peuvent : - Créer un pore : sans modifier l’intégrité membranaire, la toxine utilise des transporteurs. Elle arrive au niveau d’un récepteur souvent un canal. Elle se fixe, par son domaine binding, sur le transporteur, il va s’ouvrir et va permettre la translocation du polypeptide porteur de l’activité à l’intérieur de la cellule. Le binding domaine reste à l’extérieure, seul le domaine d’activité rentre dans la cellule. Exemple : la toxine botulique inhibe la libération de neurotransmetteurs. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries - Entrée de la toxine par un mécanisme d’endocytose, clathrine- dépendant. La toxine se fixe sur le récepteur par le binding domaine. Recrutement de protéine dont la clathrine, conduit à une vésicule d’endocytose clathré (qui contient récepteur avec le domaine de fixation et d’activité). À l’intérieur de la cellule cible, la clathrine va partir et recycler, on a une vésicule nue. Le ph va chuter dans la vésicule à cause de la présence d’une ATPase qui permet l’entrée de protons. Cette acidité va conduire à une séparation du peptide A et du peptide B. Le peptide porteur de l’activité va être libéré dans la cellule. Le domaine B va être recycler eu niveau de la membrane plasmique, le récepteur est aussi recyclé. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries Une fois pénétrée dans la cellule, différents modes d’action : - Inhibition de la synthèse protéique - Modification de l’activité adénylate cyclase. Exemple : Vibrio cholerae - Altération du cytosquelette - Inhibition de l’exocytose (tétanos, botulisme). Exemple : la toxine botulique inhibe la libération de neurotransmetteurs. - Action vacuolisante, agissent sur certaines enzymes conduit à la formation de vacuole dans la cellule donc entraine sa mort. - Modification de facteurs de transcription MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries Les mycotoxines sont des toxines produites par des champignons (ex. Aspergillus, Fusarium). Elles ont souvent une action intracellulaire, causant des effets chroniques tels que des cancers ou des immunodépressions. Exemple : l’aflatoxine des Aspergillus flavus. MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries 2.5. Exemples de bactéries virulentes BACTERIE FACTEUR DE VIRULENCE MALADIE EXEMPLE D’ACTION Capsule, toxines, enzymes Abcès, intoxination Sécrétion d’exotoxines Staphylococcus aureus hydrolytiques alimentaire entériques Fimbriae, shiga-toxine Colite hémorragique Libération de toxines Escherichia coli (EHEC) intracellulaires Toxine cholérique Choléra Activation massive des Vibrio cholerae canaux ioniques Internalines, système de Listériose Traversée de la barrière Listeria monocytogenes propulsion intracellulaire hémato-encéphalique MICROBIOLOGIE 2. Virulence des bactéries Comprendre la virulence des bactéries est essentiel pour : Prévenir les infections : hygiène, cuisson adéquate des aliments. Traiter efficacement : antibiothérapie ciblée, neutralisation des toxines. Établir des politiques de contrôle : surveillance des foyers d’infections alimentaires. MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION 3.1 Contamination correspond à l’introduction de l’agent pathogène dans l’organisme. L’agent pathogène passe du réservoir à la cible à l’aide du vecteur. Ce vecteur peut être un animal, l’air, l’eau, la nourriture, les voisins… Elle peut se produire par diverses voies : Voie orale : ingestion d’un aliment ou d’eau contaminée. Voie aérienne : inhalation de gouttelettes contaminées. Voie cutanée : contact direct ou blessure. L’agent pathogène doit ensuite surmonter les défenses de l’hôte. MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION Les obstacles rencontrés par le pathogène : a) Barrières physiques et mécaniques : Peau (barrière naturelle) ; Flux liquidiens : urine, larmes, salives ; Flux d’air ; Mouvements péristaltiques intestinaux ; Battements de paupières b) pH rencontré : Acidité gastrique c) Autres facteurs : - Sécrétions naturelles : Lysozyme qui s’attaque à la paroi des bactéries (dans la salive), Glandes sudoripares qui vont détruire des bactéries sensibles à l’acidité du milieu (acide lactique), Mucus qui joue un rôle mécanique et chimique avec sa viscosité qui empêche le déplacement des bactéries au niveau du TD + riche en immunoglobuline. - Flore commensale qui empêche les autres bactéries pathogènes de venir= rôle de compétition - Système immunitaire : Ig A, macrophages (phagocytose)… MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION 3.2 Incubation La période d’incubation est le délai entre la contamination et l’apparition des premiers symptômes. Pendant cette phase : Le pathogène se multiplie ou libère des toxines. L’hôte ne présente aucun signe clinique apparent. Durée : variable selon l’agent pathogène. Par exemple, quelques heures pour Staphylococcus aureus, plusieurs jours pour Salmonella. MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION 3.3 Invasion L’invasion marque la phase où le pathogène dépasse les barrières immunitaires de l’hôte. Elle se caractérise par : La propagation de l’agent infectieux dans les tissus. La réponse immunitaire initiale, qui peut provoquer des symptômes généraux tels que fièvre et fatigue. Exemple : Listeria monocytogenes envahit les cellules et les tissus nerveux. MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION 3.4 Période d’état La période d’état correspond à la phase où la maladie atteint son paroxysme. Elle est caractérisée par : Des symptômes spécifiques à l’infection (diarrhées, douleurs, éruptions, etc.). Une intensité variable selon la virulence de l’agent et l’état immunitaire de l’hôte. Exemple : diarrhées sévères dans une infection à E. coli entérohémorragique. MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION 3.5 Défervescence La défervescence est la phase où les symptômes diminuent progressivement. Elle reflète : L’efficacité de la réponse immunitaire ou des traitements administrés. Une diminution de la charge pathogène. Exemple : la fièvre baisse, les diarrhées cessent progressivement dans une infection à Salmonella. MICROBIOLOGIE 3. ETAPES DE L’INFECTION 3.6 Guérison La guérison est la dernière étape, marquée par : La disparition des symptômes cliniques. La récupération complète des fonctions de l’organisme. Dans certains cas, une immunité peut se développer contre l’agent pathogène, réduisant le risque de réinfection. MICROBIOLOGIE CONCLUSION La virulence bactérienne repose sur des mécanismes complexes et variés. En identifiant les facteurs impliqués, il est possible d’agir à différents niveaux pour limiter l’impact des bactéries pathogènes sur la santé humaine. Les TIAC représentent un enjeu majeur en sécurité alimentaire. Une compréhension approfondie des mécanismes pathogènes et des conditions favorisant la contamination permet de prévenir efficacement ces infections.  SOURCES ▪ Flagella vs Fimbriae | EasyBiologyClass ▪ Classification of Bacteria Microbe Online