Microbiologie : Dr. Van Der Linden - BAC 2 MEDECINE PDF

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BAC 2 MEDECINE Microbiologie : Dr. Van Der Linden Florent Postal et Sébastien Gebara, actualisé par Sarah Barthez et Marie Morosini, réactualisée par Lucie Putters Université de Namur : année 2017-2018 BAC 2 MEDECINE Microbiologie : Dr. Van Der Linden I INTRODUCTION A LA MICORBIOLOGIE 1.1 Historique (pour culture générale) - Leeuwenhoek, un passionné des lentilles optiques, est le premier à avoir ouvert une porte sur un monde alors méconnu celui des microorganismes, qu’il désigna alors sous le nom « d’animalcules » (qui étaient en fait des bactéries). Il était un contemporain de Vauban. - Pendant une longue période (avant 1840) on pensait que les maladies provenaient de la corruption de l’air. - Dans l’histoire, Henlé est le premier à poser que les bactéries sont des microorganismes. - Pasteur et Koch sont de grands scientifiques du19e siècle. Pasteur a mis en évidence le lien de cause à effet, du germe (streptocoque A) et de la fièvre puerpérale (infection endo métrique responsable de la mort en couche de nombreuses femmes, assez fréquente à l’époque et qui existe toujours de nos jours dans les pays à moindres ressources). Koch était un médecin de campagne. Il a découvert en 1882 l’agent infectieux responsable de la tuberculose : le bacile de Koch. Par ses travaux, il arrive à faire pousser des baciles et à démonter qu’ils se transmettent par voie respiratoire. Koch va émettre 3 deux postulats qui sont de nos jours un peu désuets : 1. Le micro-organisme doit être présent dans chaque cas de maladie, mais absent des organismes sains. Le micro-organisme suspect de donner la maladie doit être isolé et cultivé en culture pure. (Culture pure = culture dans laquelle le germe en question se développe de façon dominante.) 2. La maladie doit se développer quand le microorganisme est inoculé à un hôte sain. 3. Le même micro-organisme doit de nouveau être isolé de cet hôte malade secondaire et mis en culture pure. Ces postulats sont de nos jours relativement désuets pour plusieurs raisons : - Un tas de microorganismes sont non-cultivables dans des milieux conventionnels. - Le concept de culture pure tombe en désuétude car il existe des infections multi- microbiennes. - De nos jours, de nouvelles techniques de laboratoire de biologie moléculaire autres que les cultures microbiennes permettent d’identifier des microorganismes. 1.2 Nomenclature Les microorganismes que l’on peut aussi appeler microbes ou germes comprennent les virus, les champignons, les bactéries et les parasites. Ces 4 familles sont très différentes en termes d’évolution, les plus avancés étant les parasites. 1. Virus : – 18-600 nm (majorité < 200 nm et non visible au microscope). – > 2000 espèces (650 infectant l’homme ou l’animal) Il existe énormément de virus (ex : Ebola) ainsi qu’énormément de virus encore non-découverts. Page 1 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden 2. Bactéries : – L = 1-20 μm – l = 0,1 μm Les bactéries sont des procaryotes (ex : staphylocoque dorés => tuyau). Les bactéries de 1 mm ou plus n’ont pas de pathogénicité sur l’homme. 3. Champignons : Les champignons sont des eucaryotes – Levures ex : Candida 2-7/3-8.5 μm) – Filamenteux (ex : Aspergillus 2-5 μm – 300μm) 4. Parasites : Ils sont de taille variable : allant de 1-2 μm (=> protozoaires qui infectent les globules rouges) jusqu’à 10 mètres (=> tænia) Les quatre catégories citées ci-dessus, sont des microbes. Leur épidémiologie est différente selon l’hôte et selon l’environnement (région du monde, classe sociale, …). L’hôte est très important car en fonction du type de personnes, la susceptibilité à tel ou tel microbe est différentes. Tout comme les tableaux cliniques qui apparaissent différents et l’immunité change entre un bébé, un adulte et une personne âgée, une personne immunodéprimée (chimio, SIDA) peut être atteinte par des microbes auxquels les personnes saines ne sont pas sensibles. L’hôte constitue le terrain ; on peut jouer sur ce terrain afin d’éviter telle ou telle infection. La génétique nous informe de ces différences entre hôtes. Il est également important de savoir qu’un hôte techniqué (possédant un drain urinaire, un cathéter ou étant sous respiration artificielle, …) est plus sensible à certains types d’infection. Le diagnostic en « ite » : Remarque : Tous les termes en « ite » ne veulent pas forcément dire infection ! - Trouver un diagnostic clinique. - A partir de ce diagnostic, trouver le microorganisme/germe/microbe responsable. Est-ce une bactérie, un virus, un champignon ou un parasite ? - En fonction de l’hôte et de l’environnement, on doit savoir lequel et à quelle fréquence. - Par la suite, il faut pouvoir trouver le test le plus approprié pour poser le diagnostic microbiologique. Celui-ci est posé après le diagnostic clinique. - Grace aux propriétés du microorganisme et de l’anatomie, on doit être capable d’anticiper l’évolution et les éventuelles complications = PHYSOPATHOLOGIE. Les différents tests et outils microbiologiques utilisés seront détaillés et expliqués au fur et à mesure du cours lors de leur rencontre. En voici une liste non exhaustive : l’ana path, le microscope électronique ou optique, le maldi-tof, la PCR et l’immuno- fluorescence. Dans certains cas, les techniques traditionnelles ne sont pas assez sensibles pour identifier certains germes. Les techniques d’expression de gènes peuvent alors être utiles. Dans le futur, on utilisera sans doute de plus en plus les micro-arrays qui à partir d’ARN pourront déterminer si on a affaire à Page 2 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden un virus ou à une bactérie. Cela sera notamment utile en cas de méningite qui est causée par les deux. (Juste savoir pour culture générale) 1.3 Les bactéries /!\ Ce sont des microbes simples, procaryotes et unicellulaires. Elles ne possèdent pas de mitochondrie ni d’enveloppe nucléaire et leur division est asexuée. Leur taille ainsi que la taille de leur génome sont extrêmes variables : mycoplasma, une petite bactérie sans paroi a un génome de moins de 1000 gènes >< E. Coli a un génome d’environ 4 300 gènes. Morphologie : Les bactéries peuvent exister sous différentes formes morphologiques : 1. Coques 2. Bacilles 3. Spirochètes 4. Coccobacilles => entre les coques et les bacilles. Le mycoplasme par exemple n’a pas de paroi et peut donc changer de forme sans contrainte. Bactéries auxotrophes Certaines bactéries sont qualifiées d’auxotrophes. Ces bactéries sont dépendantes du milieu pour survivre. Lorsqu’elles sont dans des milieux riches en nutriments, elles n’ont pas besoin de certaines parties du matériel génétique ; elles perdent alors les parties de génome (délétion : diminution de la longueur du chromosome) pour activités qui étaient utiles dans un milieu pauvre mais qui sont devenues inutiles dans milieu riche. Ces bactéries sont donc comparables à des parasites. Exemple : les bactéries présentes dans la bouche, mycoplasma => comble de l’auxotrophie : ne depend que des cellules de l’hôte pour se développer. La capsule Toutes les bactéries ne possèdent pas de capsule (ex mycoplasma) mais la plupart des bactéries en possède une. La capsule des bactéries a une fonction très importante : Augmente la virulence en empêchant la phagocytose Sert de barrière de protection Permet une adhérence : - Autres bactéries - Surface - Biofilm : Couche épaisse et complexe de micro-organismes mise en place par les bactéries pour se protéger d’éventuelles agressions ou en cas de mauvaise nutrition, le biofilm permet Page 3 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden l’adhérence à une surface (prothèses et cathéters centraux). C’est un réseau dans lequel les bactéries sont collées les unes aux autres et sont donc difficilement accessibles au SI et aux antibiotiques. Il est parfois même très dur de s’en débarrasser car une résistance aux antibiotiques peut s’être développée. La capsule est de nature polysaccharidique. Les polysaccharides sont attachés à la paroi. La membrane et la paroi La membrane et la paroi : Délimitent la cellule bactérienne Assurent contact et échange avec le milieu extérieur Transport des nutriments via certaines protéines Assurent intégrité cellulaire La membrane cytoplasmique La membrane cytoplasmique est une double couche de phospholipides qui : Sépare le cytoplasme de son environnement Barrière qui permet de façon sélective : - Entrée des nutriments - Sortie des déchets du métabolisme La paroi TUYAU En fonction de la couche de peptidoglycanes dans la paroi, on peut réaliser une coloration de gram qui donnera deux résultats distincts : /!\ Gram positif : Rétention du crystal violet et coloration à la safranine → colorée en bleu et qui possèdent une épaisse couche de peptidoglycans (90% paroi) Gram négatif : Pas de rétention du crystal violet et coloration à la safranine → colorée en rouge et qui possèdent une fine couche de peptidoglycans (10% paroi) Certaines bactéries sont des exceptions car elles ne sont ni gram – ni gram + par exemple le bacille de Koch. /!\ Erreurs possibles : un Gram peut être décoloré => Gram + ressemble à un Gram - Gram - Gram + Page 4 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden - Le périplasme est l’espace entre la membrane plasmique et la membrane externe chez les bactéries à Gram -. - Les lipopolysaccharides LPS sont importants pour la virulence. - De manière générale, la paroi les bactéries à Gram + présentent une pauvreté de protéines par rapport à celle des Gram -. - Les acides lipoteïchoïques sont attachés aux phospholipides de la membrane plasmique. - Les acides teïchoïques sont insérés dans la couche de peptidoglycanes. Ce sont des polymères de glycérol et de ribitol-phosphate. Ils participent entre autres à la stabilité des peptidoglycanes. Réaliser une coloration de Gram : 1. Etaler la culture bactérienne sur une lame. 2. Mettre du Violet de Gentiane et laisser agit pendant 1 minute. 3. Décoloration : un mélange d’acétone et d’alcool déshydrate la paroi des bactéries à Gram + et détruit la paroi des bactéries à Gram - => le violet de Gentiane est emprisonné dans le cytoplasme des bactéries à Gram + et est évacué des bactéries à Gram – 4. Rincer 5. Mettre de la Safarine (colorant rouge). La Safarine rentre dans le cytoplasme des 2 types de bactéries mais n’influence pas la coloration des bactéries violettes (Gram +). 6. Rincer Gram + : violettes Gram - : rouges Fimbriae et pili Les fimbriae et pili sont de des structures filamenteuses protéiques à la surface des bactéries : Fimbriae Les fimbriae sont impliqués dans les processus d’adhésion, d’attachement des pathogènes ou lors de la formation de biofilms. Ils sont plus nombreux et plus spécifiques => les bactéries s’attachent sur des surfaces spécifiques via des fimbriae spécifiques. (Ex : bactéries s’attachant exclusivement à l’appareil urinaire). Pili Page 5 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Les pili sont moins nombreux mais plus longs et plus larges. Ils permettent les échanges génétiques (surtout la conjugaison = transmission de plasmides d’une bactérie à une autre ; ce phénomène n’est pas forcément visible en microscopie optique). 1.4 Les échanges génétiques TUYAU Pour les microorganismes, il y a trois manières de réaliser un échange de matériel génétique : la conjugaison, la transduction, et la transformation. a) Conjugaison : La conjugaison = échange de de plasmide (contenant des gènes) via les pili. Il existe différents types de plasmides qui permette d’apporter : Des facteurs de Virulence : Ex : E coli entéropathogène et le CFA (facteur antigène de colonisation) = protéine de surface codée par plasmide qui permet aux bactéries ETEC de s’attacher aux cellules épithéliales de l’intestin => responsable de gastroentérite aqueuse. Des facteurs de Résistance : par ex : aux antibiotiques => isolation des patients ayant des bactéries résistantes. Bactériocines : Les bactériocines sont des protéines (produites par des bactéries A) qui s’attachent à la paroi de bactéries B et forment des pores dans la paroi de la bactérie infectée, ce qui amène à la lyse de la bactérie infecte. Les bactériocines sont donc des sortes d’antibiotiques naturels produit par les bactéries. Les bactéries en produisent afin d’avoir plus de place au sein de la niche écologique. Plasmides métaboliques qui permettent métabolisation de substances que les bactéries étaient incapables de métaboliser avant (ex : urée). b) Transduction : La transduction = la transmission d’éléments génétiques via des bactériophages. Les bactériophages sont des virus à ARN ou ADN qui utilise la machinerie de la bactérie pour fabriquer des virions protégés par une capside. Ils ont une structure icosaédrique. Ils n’interagissent pas avec les cellules eucaryotes => ne s’attaquent qu’aux procaryotes. La bactérie infectée est lysée et produit des bactériophages (voie lytique) ou alors en produire sans se lyser (voie de transmission de l’ADN) c) Transformation : Certaines bactéries peuvent intégrer de l’ADN exogène présent dans leur environnement et l’intégrer de façon fonctionnelle dans leur génome. Cette intégration leur permet d’acquérir de nouvelles compétences. Pour que survienne la transformation, on a besoin de certaines conditions de forte densité microbienne (stress)... Ex : streptococcus pneumoniae : transformation de pneumocoques non encapsulés à encapsulées, après cela, les bactéries sont plus virulentes. => « école de résistance ». Page 6 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Traitement par phage : destruction de bactérie résistentes à la médication antibiotique de façon séléctive 1.5 Le microbiome Ordre de grandeur - 100 000 milliards de bactéries vivent en/avec nous - 1 million de bactéries /cm cube d’eau - 1 milliard de bactéries /g de sol - 10 à 100 milliards de bactérie /g de contenu de TD Définitions /!\ Microbiome : Ensemble de la collection des génomes microbiens dans le microbiote. Le microbiome peut varier d’une niche à l’autre et selon les sites environnementaux. Le microbiote peut être divisé en : – Micorbiome Principal : Partie du microbiome qui est commune entre les êtres humains=> 95%. Points communs : Bouche > nez, intesin, peau > vagin – Microbiome Secondaire : Partie du microbiote variable chez chacun. Microbiote : Communauté de microbes qui vivent dans/sur un individu, variant selon sites environnementaux et les niches. La colonisation du microbiote s’effectue depuis notre naissance jusque trois ans donc, la transmission est dite verticale c’est-à-dire qu’elle s’effectue par nos parents. Tout cela est excessivement important pour notre immunité. Page 7 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Dans notre corps, on ne retrouve pas des bactéries partout, certaines zones leurs sont interdites et on ne les y retrouve jamais sauf en cas de pathologie. TUYAU Endroits où il n’y a jamais de bactéries : /!\ Endroits où il y a toujours des bactéries : /!\ SNC Peau (flore commensale) Sinus (sinon sinusite) Muqueuses respiratoires au-dessus de la Oreille moyenne et trompes d’Eustache trachée (Nez, pharynx, larynx) (sinon otite) Conduit auditif externe Glandes salivaires Bouche et TD Arbre trachéo-bronchique et poumons Cavité vaginale et exocol Foie Extrémité distale de l’urètre (évacué lors Voies biliaires de la miction) Pancréas Cavité utérine Prostate Trompe de Fallope Reins, uretère, vessie La plupart des bactéries qui vivent en nous sont auxotrophes. Dans notre bouche, on retrouve 10 à 100 bactéries anaérobies pour une bactérie aérobie. Ce sont en général des parasites qui profitent de nos aliments en compétition avec l’animal pour profiter des ressources alimentaires et peuvent à l’occasion, causer des caries. L’estomac n’en comporte pas à cause de son acidité (la seule survivante est Helicobacter pylori), c’est une barrière pour les bactéries qui y meurent Au niveau de l’intestin grêle, il n’y a pas tant d’enzymes digestives et on observe un enrichissement progressif en bactéries permettant la digestion (lipides et protéines) par l’animal et non par les bactéries qui sont peu nombreuses (plusieurs hydrates de carbones mal digérés comme la cellulose et l’hémicellulose) Pour finir dans le gros intestin avec une proportion de 1000 anaérobie pour 1’aérobie. Les antibiotiques anti-anaérobes peuvent donc perturber l’équilibre bactérien au sein du côlon. Caecum : large poche programmée pour servir de chambre de fermentation pour un grand nombre de bactéries au cours de laquelle, il y a digestion de la cellulose et de l’hémicellulose L’activité de fermentation se poursuit dans le côlon où produits de fermentation : acides acétique, propionique, butyrique, succinique, servant de substrats nutritifs à l’hôte (résorbés par la muqueuse) et les bactéries l’animal. Dans le côlon il y a également récupération d’eau. Rôle du microbiome dans les maladies infectieuses - Avant la naissance, on est stérile. A la naissance, le bébé est d’abord colonisé par des bactéries de sa maman (passage par le vagin, allaitement, bisous, …). Le microbiome se diversifie jusqu’à l’âge de 3 ans. Le but est d’avoir le microbiome le plus diversifié possible ! Il a été démontré que l’accouchement par césarienne diminue la diversité du microbiome. - Postulat de Koch : un organisme = une maladie…. Page 8 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Le microbiome a révolutionné ce concept : un ensemble de microorganismes peuvent interagir pour causer une maladie comme les désordres métaboliques, immunologiques (Diabète, maladie inflammatoire du tube digestif, obésité, maladie cœliaque etc.…) - Une dysbiose = disparition de la flore normale, cela peut mener à des maladies par élimination de bactéries essentielles et surnombre d’autres bactéries (clostridium difficile => diarrhées). Dans des cas particuliers de problèmes au TD, une transplantation fécale peut être nécessaire. Lorsqu’on observe une dysbiose. On va mélanger les selles saines de donneur à un sérum et les administrer au patient à l’aide d’une sonde nasogastrique. Cette méthode permet la recolonisation par un microbiote sain et prouver sa valeur avec des cas de guérison spectaculaire de colite. Toutefois cette méthode présente quand même des risques notamment d’obésité. Un individu maigre peut devenir obèse après ce type de transplantation car le métabolisme de chacun est différent. - Le microbiome peut être attaqué par des antibiotiques. De même, certains aliments sont délétères/ avantageux pour le microbiome. Une perturbation du microbiome peut amener à des désordres métaboliques ou immunologiques. Facteurs pouvant positivement influencer le microbiote : /!\ Les probiotiques = micro-organisme vivant qui quand il est ingéré est considéré comme pouvant être bénéfique pour l’hôte. => permet aux « bonnes bactéries » de « prendre les places de parking ». Les prébiotiques = aliment ou compléments alimentaires favorisant la croissance d’un ou plusieurs membres du microbiote. Quelques définitions : /!\ Aérobie stricte : ne peuvent pas vivre sans O2, tirent leur énergie de la respiration, souvent dans les tissus bien vascularisés. Microaérophile : tolère l’oxygène, en ont besoin mais en petite concentration Anaérobie stricte : doivent vivre dans un environnement très pauvre en O2 car meurent en présence d’O2 (ex : côlon, sillon gingivo-dentaire). Tirent leur énergie de la fermentation Facultative : fermentent ou respirent en fonction de la présence ou non d’O2 (aussi bien aérobie qu’anaérobie) Colonisation : transitoire ou permanente, elle est souvent asymptomatique (n’interfère pas avec le fonctionnement normal). Transitoire = on est colonisé par un germe lorsqu’on est à l’hôpital et qu’on est faible. Puis on rentre chez nous et on se recolonise normalement. COLONISATION ≠ PATHOLOGIQUE Maladie infectieuse : L’interaction entre un germe et un hôte aboutit à un processus pathologique. Et/ ou à cause du germe (virulence, toxine,) soit via une réponse immunitaire exagérée de l’hôte. Commensal : signifie non pathogène, c’est une exception aux postulats de koch. Pour exemple la flore commensale (dans le TD et la bouche) participe au métabolisme des aliments, protection contre les germes pathogènes, stimulation de notre immunité, apport de bactéries… au final plus de 100 mille milliards de bactéries vivent en nous Pathogène strict : toujours associé à la maladie, jamais porté lorsque le patient est sain Page 9 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Ex : Plasmodium, Bacille de Koch, Rage Pathogène opportuniste : c’est souvent avec ces germes là qu’on s’infecte, par exemple : une brèche cutanée profite à un Staph doré. Quelqu’un d’immunodéprimé (comme traité pour un cancer ou lors d’une infection par le VIH) est plus susceptible d’être infecté. Le pathogène opportuniste est une bactérie qui n’est pas pathogène dans un certain tissu du corps et qui profite d’une fragilité de l’hôte pour aller dans d’autres tissus et se montrer pathogène. Ex : E. Coli est très présente dans les intestins et s’il y a appendicite, ou brèche au niveau du tube digestif permettant à E. Coli de passer dans le sang, on devient malades. Idem pour le passage des bactéries de la bouche dans le sang pour les personnes immunodéprimées. 1.6 La virulence Portes d’entrée Les bactéries ont une multitude de voies d’entrées possibles dans notre organisme : Inhalation (Koch) Ingestion (E. Coli) Traumatisme : fracture ouverte où germes de l’environnement envahissent les tissus profonds (Staph doré) Piqûre : aiguille contaminée par un virus (ex : VIH, hépatite C, plasmodium) Morsure d’arthropode : insecte (ex : moustique et malaria, tiques et maladie de Lyme) Voie sexuelle (ex : syphilis) Colonisation Après leur entrée, chaque bactérie a un arsenal qui lui est propre et spécifique à un tissu afin de coloniser, adhérer et envahir : Perte des défenses naturelles (immunodéprimée, mucoviscidose,) Fimbriae (adhérence surtout à l’épithélium urinaire chez le E coli uropathogène) Acide lipoteïchoïque et prot F (pour les streptocoques de classe A) qui permettent la fixation Biofilms sur les structures abiotiques (Staphylocoque blanc) Sécrétions de type III : système protéique qui ressemble à une seringue où injection de bactérie à un tissu qui permet la polymérisation de l’actine et le dérèglement tissulaire I.7 Destruction de tissus Lors de la destruction des tissus, les bactéries vont utiliser : Enzymes : hyaluronidase, DNases, collagénases… Toxines comme les exotoxines, superantigène et endotoxines Evasion à la défense de l’hôte Lorsque l’hôte va réagir à cette invasion et mettre en place des mécanismes de défenses. La bactérie aura besoin de mécanisme d’évasion : Capsule Page 10 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Biofilm Variation antigénique : change la structure de leurs antigènes de surface pour échapper à la réponse Ac (Ex : Neisseria gonorrhoeae) Prot A du staph doré, … I.8 Schéma du cours Pour finir cette introduction, à chaque fois que l’on dit bactérie, on doit penser: Virulence : outils pour être agressive ? Identification : cause microbiologique de la maladie ? Réplication : comment se réplique, dans quelles conditions, milieu, fragilité ? Immunité : Réponse immunitaire : quelle est-elle face à l’invasion ? Desease : signes de la maladie ? = infections provoquées par ce germe. Epidémiologie : voies de contamination ? (Fréquent ou rare mais jamais de chiffres) Prévention : vaccins, hygiènes ? et Diagnostic Traitement Bactériologie : Ecologie : lieu de vie, où ? Epidémiologie : fréquent ou rare (pas chiffres) Transmission Pouvoir invasif : Toxines qui amènent les symptômes des maladies en s’installant dans nos tissus Pouvoir défensif : Propriétés des bactéries leur permettant d’échapper aux défenses immunitaires Pouvoir agressif : Comment les bactéries se rendent-elles nocives et virulentes ? (Enzymes, toxines…) Immunité : quelques notions, concepts (cf cour d’immunologie) Principales infections (un tableau clinique unique pour une bactérie ou tableaux cliniques communs à plusieurs bactéries) Diagnostic : moyens de laboratoires à disposition Prévention (pas vu pour toutes les bactéries) Remarque : Les bactéries pyogènes = bactéries qui font du pus (=> hyper tuyau + mécanismes importants pour la suite du cours) Page 11 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden PARTIE 1 – Bactéries gram + Chapitre 2 : Les staphylocoques Les staphylocoques sont des bactéries coques à gram + (ronds bleus à la coloration gram). Les coques font entre 0.5 et 1.5µm de diamètre. Les staphylocoques se regroupent en amas (staphylo veut dire grappe de raisin). Lorsqu’on regarde un gram, on ne sait pas distinguer les deux sortes de staphylocoques. En effet il en existe deux sortes, les blancs et les dorés. - Staph doré : S. aureus (TUYAU) est la seule espèce et elle est très virulente elle a un impact épidémiologique énorme tant chez le patient immunodéprimé que chez le patient immunocompétent (pathogène majeur) - Staph blanc : Il en existe quatre espèces. S. epidermidis : il vit sur la peau en permanence S. saprophyticus : il vit sur les plantes en putréfaction, se transmet par voie vénérienne (sexuelle) et donne des infections urinaires S. haemolyticus S. lugdunensis : il imite le comportement de S. Aureus Les staphylocoques dorés restent en surface de la peau →ils partent lorsqu’on se lave, qu’on utilise du désinfectant. Ils ne sont qu’en TRANSIT. Les staphylocoques blancs se logent au niveau des orifices annexes de la peau (ex : follicules pileux, glandes sébacées). Ils peuvent donc recoloniser la peau après le lavage. 2.1 Ecologie et transmission Chez l’homme, on retrouve fréquemment Staphylococcus aureus sur la peau et sur toutes les muqueuses. Le staph doré peut coloniser notre peau, il vit au niveau du nez, 35-37 % (très fréquent) des individus en sont porteurs et c’est l’endroit où on le rencontre le plus. En transit depuis le nez, on peut le retrouver au niveau de la peau et moins au niveau des muqueuses (vagin, intestin et respi). Page 12 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Le staphylocoque doré est un germe très robuste. Il est résistant à la sécheresse contrairement aux streptocoques et peut également survivre sur des objets comme un stéthoscope pendant plusieurs jours. Il peut résister à des concentrations en sels assez élevées. Il est aussi résistant à des températures allant de 18 à 40°C. Pour éviter les intoxications alimentaires, inutile de chauffer les aliments mais les mettre au frigo les préserve de la colonisation. Si on se gratte le nez, puis qu’on touche une surface, le staphylocoque doré se retrouve sur cette surface et peut y vivre pendant PLUSIEURS HEURES tant il est robuste ! Si une autre personne touche cette surface puis se gratte le nez, elle peut se faire coloniser. La colonisation peut durer plusieurs mois s’en qu’on s’en rende compte (sauf dans le cas d’une souche résistante => voir plus loin). Contrairement aux streptocoques qui sont des bactéries très fragiles (meurent dans l’environnement) et qui poussent difficilement en culture ; la culture des staphylocoques est aisée => si on n’a pas de staph dans notre culture, cela veut dire qu’il y en n’a dans notre spécimen médical (patient) car le staph pousse toujours lorsqu’il est présent. Lors de transit entre hôtes, il peut vivre transitoirement en surface de la peau où il sera vulnérable et éliminés lors du lavage contrairement aux staph blanc qui lui pénètrent dans les orifices (poils et glandes sudoripares) et ce dernier n’est donc pas éliminés même après désinfection. Le MRSA résistent à la méthicilline est très transmissible. Le staph doré peut se transmettre par l’air les mains, les objets, les squames de peau, les textiles mais également via les aliments dont les produits laitiers à température ambiante. Il est capable de se multiplier dans certains aliments viande, crustacés, produits laitiers (cf histoire du prof qui donne la gastro à tout son service en infectant le lait). Il pénétrera dans l’organisme via une petite brèche dans la peau. Les personnes souffrant de maladie de la peau comme l’eczéma ou la varicelle vont héberger beaucoup de staph doré ce qui causera alors des surinfections des lésions. Les patients suivent alors un traitement dermatologique et prennent des antibiotiques. Parenthèse : Qu’est-ce qu’une inflammation ? L’inflammation se définit comme : l’ensemble des réactions qui se produisent au point de l'organisme irrité par un agent pathogène. Les 5 causes principales de l’inflammation sont : 1. Les traumatismes (lésions cutanées), 2. Les brûlures, 3. Les maladies inflammatoires (ex maladies rhumatismales), 4. Les phénomènes allergiques 5. Les infections virales ou bactériennes. Il y a plusieurs degrés dans l’inflammation (large spectre). Le degré le plus faible étant : l’inflammation mineure et locale (ex : infection très localisée) ; à l’autre extrême, dans certaines circonstances, une infection très sévère peut amener au décès par choc septique. Dans tous les cas, les mêmes médiateurs sont produits, le degré de l’inflammation varie en fonction de la quantité de médiateurs produite. L’infection procure quatre changements dans le tissu, celui-ci va devenir : Page 13 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden - Chaud, - Rouge, - Douloureux - Gonflé => œdème. - Si elle n’est pas soignée, une infection pourra causer jusqu’à la défaillance systémique et le risque de mort. Origine de l’inflammation : conséquence pathologique entre en contact avec le système immunitaire INNE par reconnaissance de motifs moléculaires (PAMPs) associés aux pathogènes : Voie des PAMPs qui agit sur les TLR des macrophages libérant des cytokines provoquant l’inflammation. Le système immunitaire inné se met en place lorsque des bactéries pénètrent des sites qui leur sont interdits. Les motifs moléculaires sont de forts inducteurs d’inflammation, ils vont induire cette réponse immunitaire : ce sont les peptidoglycanes et certains acides lipoteïchoïques pour le gram + ; et pour gram – ce sont les lipopolysaccharides (lipides A). Les bactéries gram- et gram+ vont activer le SI inné en se fixant fixer au niveau des toll like receptors (TLR) situés sur les macrophages : TLR2 pour le gram + et TLR4 pour les gram -. Cela induit la production de cytokines pro-inflammatoire par les macrophages notamment le TNF α et IL 6 (parfois d’autres). La présence des bactéries active le complément qui amène notamment à la production C5A (médiateur d’inflammatoire important pour la coagulation et l’inflammation). L’invasion bactérienne peut provoquer une inflammation qui peut mener à une réaction inflammatoire généralisées donnent une atteinte systémique (tous les organes du corps) provoqués par une cascade inflammatoire majeure où interviennent des cytokines inflammatoires et le complément (C5A) provoquant un chimiotactisme des GB neutrophiles. Le C5A et les cytokines vont intervenir dans différents mécanismes inflammatoires : 1. La fièvre Page 14 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden 2. Une vasodilatation et une augmentation de la perméabilité des vaisseaux ; ce qui induit une fuite capillaire vers le milieu extra-cellulaire et donc une hypovolémie Au début, réflexe de défense de noradrénaline constrictrice sont suffisants pour protéger organes nobles mais, au bout d’un certain temps si l’inflammation persiste, ces phénomènes protecteurs ne sont plus suffisants. On évolue alors vers une hypotension dans les cas sévère et donc une moins bonne perfusion des tissus, pour ensuite amener au choc puis au décès. 3. Un dépôt de fibrinogène au niveau des tissus 4. Une activation de la coagulation : Le fibrinogène, les plaquettes sanguines et le facteur de coagulation sont consommés => leur quantité diminue donc. Cela a pour conséquences : l’hypotension et la CIVD (= coagulation intravasculaire disséminée). Ces 2 dernières ont 3 conséquences néfastes : Accentuation de la diminution de la perfusion tissulaire, ce qui amène à l’hypoxie / anoxie. Augmentation du risque d’hémorragie par diminution de la quantité disponible de plaquettes et de facteurs de coagulation. Augmentation du risque de thrombose. On retrouve une altération de la perfusion des organes avec des conséquences négatives sur : - Le cœur (défaillance cardiaque) - Les reins (insuffisance rénale), - Les poumons (œdème pulmonaire, insuffisance respiratoire) -Le cerveau (somnolence, altération de la conscience, coma) Au total, cela amène en fin de course a une MOF (= multiple organ failure). Ceci est l’extrême de l’inflammatoire (le choc septique). Le patient peut décéder dans le cas de choc septique avancé. A l’exception de l’infection (microbienne/bactérienne) il y a rarement d’autres causes qui amènent les tableaux cloniques à ce stade. Le degré d’inflammation dépend de la production de cytokines : plus on a une production de cytokines large, plus on a une réaction inflammatoire large. Remarque : Certains virus, parasites et champignons peuvent aussi amener à des cascades inflammatoires importantes. 2.2 La virulence a) Pouvoir invasif Le pouvoir invasif du staph doré est faible, il est incapable de franchir les barrières de protection du corps humain et a donc besoin de brèche (piqûre d’insecte, égratignure) pour nous envahir. Il est bien entendu qu’il faut avoir acquis un staph doré pour qu’il puisse franchir une brèche. La plupart du temps, on s’infecte via ses propres staph. Cette altération de la barrière cutanée permet une bactériémie, càd des bactéries dans le sang (différent d’une septicémie où un agent pathogène se balade dans le sang et provoque un choc septique). Une fois passés dans le sang, les staphylocoques dorés peuvent alors toucher d’autres organes ; ils touchent particulièrement : les os, les articulations et l’endocarde (TUYAU). Page 15 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden La colonisation des muqueuses se fait uniquement via un acide teïchoïques particulier, le WTA pour Wall Teichoïc Acid qui permet accrochage à un épithélium particulier (la muqueuse nasale) (rappel les acides teïchoïques sont important pour l’adhésion). Le staph doré possède également une protéine de fixation à la fibronectine : la fibronecting-binding protein, qui lui permet de s’attacher à des intégrines de la matrice extra-cellulaire, ce qui lui facilite la tâche pour envahir les ostéoblastes et provoquer des infections osseuses. Il est à noter que qu’il possède une certaine aisance pour passer du sang aux tissus profonds via la transcytose. Le staph doré ne peut passer seul la barrière épidermique mais lorsqu’il se trouve près d’un vaisseau il aura la capacité à passer les cellules endothéliales pour passer dans la circulation, c’est le champion de la métastase infectieuse. Remarque : Métastase infectieuse n’a rien à voir avec métastase cancéreuse ! Métastase infectieuse = capacité d’une bactérie à passer dans la circulation sanguine lorsqu’il y a un très grand nombre de bactéries au sein d’un inoculum. Les bactéries peuvent alors survivre dans le sang et aller rejoindre un autre site à distance du foyer d’infection primaire. La présence des bactéries dans la circulation sanguine provoque des symptômes d’infection. Inoculum = foyer infectieux. Attention, certaines souches possèdent une lipase spécifique clivant le sébum au niveau du follicule pileux et permettant de s’introduire dans la peau, cela conduit à la formation de furoncle b) Pouvoir défensif Le staph doré est équipé pour résister à toute contre-offensive de notre organisme, résistant à la phagocytose et à la destruction par les PMN neutro. Son pouvoir défensif lui provient de quatre particularités. - La capsule : Il en existe 11 modèles différents modèles, les sérotypes de types 5 et 8 sont le plus fréquemment retrouvés dans les infections. Elle constitue un frein à la phagocytose et à l’opsonisation. Les capsules permettent de s’opposer à la phagocytose en diminuant le recrutement des neutro via une baisse du chimiotactisme. Elle sert aussi à masquer les constituants de la paroi qui pourraient activer le complément (réaction inflammatoire). - La protéine A : Elle contrecarre le fonctionnement normal des Ig et des prot du complément. Son action réside dans sa liaison aux fragments Fc des Ig qu’elles retournent et les rendent par-là totalement inefficaces. Cela empêche donc la réalisation d’un vaccin !!! TUYAU. La protéine A peut soit se trouver au niveau de la paroi soit être libérée par la bactérie. - Le clumping factor : protéine de surface qui se lie au fibrinogène (sécrétée par le foie lors d’inflammation) dont la concentration augmente lors d’infections. Les staph dorés se retrouvent agglutinés via les ponts de fibrinogène et c’est cet encombrement stérique qui rend la phagocytose encore plus compliquée. Page 16 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden - Certaines souches survivent même après la phagocytose en intracellulaire : elles survivent même au sein des phagolysosomes et échappent ainsi à la destruction. Opsonisation puis phagocytose - Ils sont capables de former un biofilm qui est sorte de grotte dans laquelle les bactéries vont vivre dans certaines circonstances. Pour créer un biofilm la bactérie va avoir besoin d’une surface abiotique (par exemple une prothèse de hanche en orthopédie ou une plaque dentaire) ; les biofilms peuvent aussi se développer dans d’autres circonstances particulières, par exemple, le fond de la plaque dentaire peut être considéré comme un biofilm (voir capsule vidéo). Les bactéries vont se coller à cette surface et vont produire leur capsule polysaccharidique. Elles vont s’attacher entre elles et puis progressivement vont former comme une sorte de couche, de réseau dans lequel elles vont continuer à produire une grande quantité de polysaccharides qui vont donner une matière gélatineuse qu’on compare un peu à du slime. Le biofilm est hydrophile ce qui est important pour pouvoir retenir l’eau lors de pénurie et c’est un matériel dans lequel les bactéries vont peu se reproduire. Les bactéries produisent des biofilms lorsqu’elles sont plutôt en situation de stress. Les nutriments sont également plus rares au sein de ce biofilm. Progressivement lorsque ce biofilm se développe sous forme de couche, on va avoir des bactéries qui ont des métabolismes différents. On appelle bactéries sessiles celles qui se trouvent dans ce biofilm : En profondeur on a peu d’O2, on aura donc des bactéries qui sont anaérobies (fragiles en présence d’O2) Au centre on a des bactéries soit aérobies, soit anaérobies selon les circonstances. En surface on a des bactéries aérobies qui utilisent la respiration cellulaire. De temps en temps on a des bactéries qui s’échappent et passent dans la circulation. Les bactéries sortantes reprennent un métabolisme normal et sont appelées les bactéries planctoniques. Sur le plan clinique cela va provoquer une poussée de fièvre ou des symptômes infectieux. Avantages pour une bactérie de se trouver dans un biofilm : Il résiste aux défenses de l’hôte (AC et complément) Le biofilm est aussi un endroit idéal pour échanger du matériel génétique par transformation (brins d’ADN et gènes de résistance). C’est une sorte d’école de la résistance permettant aussi des échanges par conjugaison. Il rend aussi inefficace l’action des antibiotiques. Page 17 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Souvent, un biofilm se montre assez incurable : dès qu’on arrête de donner des antibiotiques au patient, l’infection revient. Le biofilm présente donc un énorme avantage pour les bactéries qui ont la possibilité d’en créer un. c) Pouvoir agressif Les staph dorés sont fortement pyogènes, càd qu’ils fabriquent du pus et favorisent la formation d’abcès. Le staph doré pénètre dans l’épiderme puis le derme et se multiplie au niveau des tissus cutanés. Cette pénétration va amener une réaction immunitaire autour des staph dorés qui pullulent. Les molécules de protéine A qui se détachent de la paroi bactérienne activent les protéines du complément, ce qui déclenche un appel intensif de neutrophiles (c5a). Dans leur arsenal offensif, on retrouve aussi des enzymes qui vont provoquer la destruction des tissus de soutien comme les phosphatases, les élastases, les lipases, les DNases, … La destruction de des tissus est aussi due au fait que les micro vaisseaux sont obstrués par des micro thromboses => mauvaise vascularisation => manque de perfusion tissulaire =>nécrose. Sans toxines, le staphylocoque doré est agressif mais avec toxines, il l’est encore plus. Les staphylocoques dorés possèdent également toute une série de toxines variables selon les souches. Parmi elles, la toxine de Panton Valentin (= PVL) qui exécute l’action de leucocidine (lyse des GB ainsi que d’autres cellules). Elle détruit les PMN neutro et les macrophages (appelés par le complément) en induisant une nécrose tissulaire profonde : elle ronge les tissu et forme un cratère dans la peau avec du pus au centre. Il est extrêmement difficile de se débarrasser de cette toxine (furoncles à répétition) de plus elle se transmet assez aisément (cas familiaux ou dans les vestiaires de sports=> on doit souvent opérer à plusieurs cures de décolonisation pour en être quitte !). Pour détecter la présence de la toxine de Panton Valentin on utilise la PCR. Remarques : Les anticorps sont inefficaces contre les staph dorés ! Seules les PMN neutro sont efficaces. Ces GB arrivent en masse pour se battre contre l’infection. Le pus = bactéries + cellules mortes du tissu infecté + PMN neutro mots (toxines). Dans ce cas, le pus est épais car il contient de nombreux neutrophiles morts, on parle de pus mayonnaise (>< pus savon de vaisselle) Page 18 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Les autres toxines sont peuvent être : Toxine cytosolique : de type alpha, beta, gamma et delta qui endommagent la membrane. 1. Exfoliatine : Cette toxine clive les couches cellulaires de l’épiderme, surtout présente chez l’enfant. Cela cause un syndrome néonatal, celui de la peau ébouillantée = syndrome 4S où celle-ci forme des bulles (impétigo) décollant l’épiderme. SSSS = Staphylococcal Skaled Skin Syndrom. Cela peut aussi apparaitre par endroits dans l’impétigo bulleux. Entérotoxine : il existe 18 types d’entérotoxines A-R. Ce sont des toxines digestives qui s’attaquent à la bordure en brosse de l’intestin et causent des diarrhées. Les diarrhées sont causées par le fait de manger des aliments contaminés, (laissés longtemps à l’air libre et à température ambiante) par des staph dorés. On aura aussi une stimulation des mastocytes qui libèrent des médiateurs provoquant des vomissements environ 4h après ingestion. C’est une intoxication alimentaire. L’entérotoxine est thermostable donc cuire la nourriture ne changera rien mais le froid réduit la prolifération.  TUYAU le Staph doré peut donner des troubles digestifs (exemple du prof qui a induit une épidémie de gastro dans son service en mettant des crottes de nez dans du lait à température ambiante ; si le lait est au frigo => aucun risque) Super antigène : il provoque le Toxique Shock Syndrom (TSST) en interagissant avec ces 2 récepteurs ce qui déclenche la production majeure de cytokines par les lyT qui a pour conséquence physiopathologique un choc toxique infectieux (déclenché par la présence d’un super AG) très rare ne concernant que les staphylocoques dorés et le streptocoque de groupe A, provoquant une éruption cutanée, alors que toutes bactéries peuvent provoquer un choc septique infectieux. En conclusion, à cause de ces enzymes et toxines (surtout PVL), le staph doré est fortement nécrosant. 2.3 Infection et nécrose Une infection nécrosante est une infection qui va provoquer la mort du tissu infecté, à noter que toutes les bactéries pyogènes ne sont pas nécrosantes. La mort des cellules du tissu provoque un effet pro-inflammatoire sur les tissus environnants. On observe donc une aggravation de l’inflammation. Lorsque la nécrose est provoquée par une bactérie pyogène, un ramollissement du tissu est observé, conduisant à la formation d’un abcès. Si on laisse évoluer les choses, l’infection s’étend. Au début, les neutrophiles, ayant des difficultés à circuler dans la fibrine, n’arrivent pas en masse mais au fur et à mesure, on a de plus en plus de GB qui affluent par chimiotactisme pour un combat en corps à corps avec les staph mais parfois les staph sécrètent des toxines pouvant provoquer la lyse de certaines cellules dont les GB et l’infection prend encore de l’ampleur car les GB, bactéries et enzymes (causent un ramollissement et) détruisent le tissu de soutien. Au fur et à mesure, cela forme une collection de tissus qui ressemblent à un magma liquide. Tout cela et évolue en collection purulente. La collection purulente est circonscrite par un tissu de granulation. La nécrose d’un tissu favorise la cascade de coagulation incluant la thrombine permettant la fibrination qui s’étend jusqu’à la formation d’un abcès. Une thrombose des petites veines drainant le foyer infectieux ce qui augmente la nécrose. Page 19 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Notre organisme possède un processus de réparation en cas de destruction de structure conjonctive. Il forme un tissu de granulation (coque), càd un tissu dense en fibroblastes, avec des néovaisseaux de la périphérie qui vont entourer puis coloniser le foyer infectieux, ce tissu contient également des macrophages chargés de nettoyer le champ de bataille. La coque contient donc à l’intérieur bactéries, GB et enzymes… Cette coque va pouvoir bouger et le pus que l’abcès contient à tendance à s’étendre car la collection purulente est hypertonique à cause des enzymes qu’elle contient. Elle se gonfle donc d’eau et grandit tout en se ramollissant. Les blocs de fibrine se ramollissent et on aura une maturation de l’abcès avec une collection purulente molle qui grignote la coque. Tout abcès a tendance à s’évacuer vers une porte de sortie. Le pus va chercher son chemin pour s’évacuer : par exemple en surface de la peau (très visible)  La collection purulente se vide toujours quelque part ! Lors d’une infection des tissus sous-cutané due à un staph doré un abcès rénitent (= mûr) peut se former à la suite d’une brèche cutanée. Cet abcès sera rempli d’un pus bien épais, ayant la consistance de la mayonnaise ce qui est typique du staph doré car riche en GB. Les caractéristiques d’un abcès sont : - une inflammation purulente au centre, - une nécrose tissulaire et - un ramollissement du tissu de soutien. - On a une coque de tissu de granulation tout autour pour la réparation. Page 20 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden On parle de Dermohypodermite non nécrosante quand l’inflammation ne dépasse pas le fascia o Cellulite superficielle Dermohypodermite bactérienne nécrosante dépasse le fascia o Fascite : Infection dépassant le fascia o Cellulite nécrosante NB : Parfois cellulite sans pus au début de l’infection Les infections des staph dorés au niveau cutané se localisent le plus souvent au niveau du derme et de l’hypoderme mais rarement en dessous. Parfois les phénomènes sont très localisés (petit bouton sous la peau) parfois ils sont bcp plus important et plus dangereux. Près de la collection purulente se trouvent des vaisseaux. Dans certaines circonstances, des bactéries se collent au caillot de fibrine et il existe alors un a un risque de dissémination des bactéries dans la circulation. => Ce dépend de l’inoculum. Quand les germes passent dans la circulation ils causent entre autres des frissons. Il est possible via l’hémoculture d’isoler la batterie responsable. On peut avoir une bactériémie asymptomatique = les bactéries passent dans le sang et il ne se passe rien car les macrophages les tuent. (Par exemple en cas de lavement ou de brossage de dents) L’évolution d’un foyer infectieux jusqu’à une collection purulente a donc 2 causes principales : La nécrose tissulaire causée par un germe nécrosant (staph doré) Un déficit de la circulation sanguine (activation coagulation avec micro thromboses) et le dépôt de masse de fibrine dans des grands espaces où l’inflammation peut s’étendre. En cas d’attaque d’une structure importante vitale ou de bactériémie, le risque de décès est non- négligeable. On peut aussi avoir des cellulites dans d’autres tissus par exemple le médiastin, en effet, les collections purulentes peuvent se développer au niveau de la plèvre du péricarde, du péritoine … Une collection purulente dans un poumon donne un poumon hépatisé càd que le poumon ressemble à un foie ! Il est important d’évacuer le pus le plus tôt possible ! Attention : on ne sait pas se débarrasser de collection purulente via des antibiotiques => il faut drainer (chirurgie, ou attendre que cela se fasse par soi-même). Page 21 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Brèche cutanée et Formation du tissus de Ramolissement des pénétration du Staph blocs de fibrines et granulation pour donc du T. soutien doré dans les tissus réparation des après attraction d'eau par sous-cutanés structures conjonctives le pus hypertonique Maturation de l'abcès Inflammation : Apparition de avec collection rougeur, douleur, micro-nécrose purulente molle qui chaleur voire fièvre grignote la coque Chimiotactisme des GB Destruction du T. pour combattre staph soutien par GB, Abcès s'évacue par le libèrant toxines les bactéries et enzymes → chemin qu'il trouve attaquant début du ramolissement 2.4 Immunité (TUYAU) Notre immunité vis-à-vis du staph doré est très mauvaise, notamment car la capsule stimule mal les Ig et car la protéine A protège le staph doré en retournant les Ig. De plus aucun vaccin n’existe car les Ac sont peu actifs pour se défendre face à un staph doré. Notre principale défense est donc la phagocytose par les neutrophiles. On peut tous contracter une infection à staph doré mais les patients présentant un déficit immunitaire sont plus à risque. En cas d’infection au staph doré, il existe toutes une série de personnes plus à risque. Les diabétiques qui ont un déficit de la fonction phagocytaire des PMN neutro et souvent une perte de la sensibilité au niveau des pieds. Ceux-ci sont plus sensibles à avoir des brèches responsables d’infection plus sévère et plus fréquente au staph doré. Les personnes ayant un âge extrême, autant les bébés que les vieux Les toxicomanes qui induisent des brèches avec leur aiguille Les personnes possédant un déficit immunitaire spécifique tel que pas de neutrophiles ou un trouble de la fonction de ceux-ci. Les patients atteints d’un cancer et chez qui une voie centrale a été posée (dans la JI ou VSc) afin de passer les médicaments, nutriments et autres perfusions ; gardent le cathéter (PAC) longtemps ce qui induit un risque de formation de biofilm, il en va de même pour les patients fragilisés qui portent un ventilateur artificiel. 2.5 Les principales infections a) infection primaire Les infections à staphylocoques dorés sont rares, elles résultent souvent de complications de grippe par exemple ou sont contractées lorsqu’on se trouve dans un état très fragilisé. La peau est la porte d’entrée principale des infections staphylococciques. Staphylococcus aureus est l’agent le plus fréquent d’infection des plaies chirurgicales, ainsi que des plaies accidentelles de la vie quotidienne. Page 22 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden En cas d’infection d’une plaie par un staphylocoque doré, les premiers signes n’apparaissent que quatre ou cinq jours après la blessure. Il y a d’abord de la douleur, puis une rougeur de la plaie. La soudure des lèvres de la plaie se fait mal. Il peut y avoir une réaction fébrile, si l’infection est importante. L’évolution se fait vers l’apparition d’une collection purulente dans le tissu cellulaire sous la peau : « cellulite ». La cellulite = inflammation sévère et diffuse des tissus conjonctifs de la couche dermique et sous cutanée. (la cellulite se distingue de l’abcès par son cratère diffus et non-limité). Elle est caractérisée par : 1. Rougeur cutanée 2. Chaleur 3. Gonflement 4. Douleur Au niveau d’une brèche, il y a de l’inflammation suivie par l’apparition d’une collection purulente dans le tissu cellulaire sous la peau. Ce tissu cellulaire est du TC lâche, présent aussi au niveau du cou, des orbites, du médiastin, de l’espace rétro péritonéal ainsi qu’au niveau du rectum et du périnée. Il y a alors beaucoup de place pour le liquide et pour la fibrine qui va retarder la diapédèse et donc handicaper les PMN neutro. Ensuite nous allons observer une fonte purulente de la fibrine, une apparition de collection purulente et la suite l’évolution logique est l’apparition d’un tissu de granulation et donc d’un abcès. Parfois il arrive que les collections purulentes trouvent une porte de sortie à travers la peau ou dans un organe creux tel que la bouche, l’intestin ou les poumons. Le pus se déverse alors à l’extérieur car la coque se rétracte. Si on a une grosse coque autour d’un abcès, et qu’on évacue le pus, il reste la cavité de l’abcès. Le tissu de granulation va faire son effet, de remplir la cavité. Le risque est qu’il reste encore quelques bactéries dans le trou. Pour éviter une seconde infection, on met alors une mèche dans le trou qui va absorber le pus et on change la mèche tous les jours. Pendant ce temps le tissu de granulation fait son effet et finalement, il n’y a plus de place pour mettre la mèche et tout le trou est rempli par du tissu fibrique. Dans le cas des poumons, il y a une accumulation de pus dans la plèvre, causant un emphysème pleural et des vomissements de pus. Au plus l’infection est profonde, au plus les signes inflammatoires arrivent tard mais lorsqu’un abcès est caché, les symptômes sont typiquement un pic de fièvre avec des frissons. Ces grands espaces sont le tissu cellulaire, les cavités articulaires et séreuses (plèvre, péritoine et péricarde) et peuvent être le siège de différentes infections : - Voies respiratoires (pneumonie post-grippe, SI) et urinaires par un staph doré sont très rares, ils ne remontent pas les voies urinaires. Leur présence dans les urines d’un patient est un signe d’une infection généralisée ou d’une endocardite. Lorsqu’un abcès est caché, les symptômes sont typiquement un pic de fièvre avec des frissons. Page 23 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden - Voies centrales, le cathéter (ou nouille chez les bébés = cathéter épicutanéocave) qu’on place dans un gros vaisseau et par lequel on donne un traitement prolongé va provoquer un biofilm qui, s’il est trop puissant, rendra les antibiotiques inefficaces. Il faudra donc changer la voie centrale pour se débarrasser de ce biofilm. - Peau : infection superficielle, cellulite, abcès profond (fesse, sein, cutané), Panaris (= infection au niveau de l’ongle) - Endoveineuse de la peau chez les toxicomanes (thrombophlébite) - Adénite sus purée = infection dans les ganglions. Parfois, si on prend en charge tôt les antibiotiques suffisent mais si plus tard il faut opérer et enlever le ganglion. La meilleure option dans ces cas-là est un drainage du pus, laissant une cavité vide qui se rempli à nouveau de pus s’il s’agit d’un gros abcès. On place donc des compresses à l’intérieur pour lui laisser le temps de se réparer. Attention, en cas d’attaque à une structure importante vitale ou en cas de bactériémie, le risque de décès est non négligeable. b) Bactériémie et métastases Le staph doré forme facilement des thromboses car il adhère à l’épithélium sans trop de difficulté, ce qui lui permet d’ensuite passer dans les tissus profonds car il se colle aux thrombus puis se détachent va dans la circulation. La bactériémie, càd la présence de bactéries dans le sang, est causée par un débordement du foyer infectieux (=inoculum) dans le tissu ; le sang est à la base un milieu hostile aux bactéries. La présence d’une bactériémie est donc la preuve d’un foyer infectieux. De plus de temps en temps celle-ci est asymptomatique. Elle peut l’être pour différentes raisons, notamment un foyer infectieux trop petit suivi d’une guérison spontanée ou inoculum. Mais lorsqu’on a un passage massif de bactéries il peut y avoir une fort poussée inflammatoire accompagnée de fortes fièvres… Quand on a une source importante de bactérie au niveau d’un caillot on parle de thrombophlébite suppurée. Il existe deux grands risques de bactériémie : les métastases et le choc infectieux. b.1) Le choc infectieux et la cascade inflammatoire Les bactéries ont un motif moléculaire caractéristique, PAMP = Pathogen Associated Molecular Pattern. Ce dernier est différent chez les bactéries à gram négatif (LPS) et chez les gram positif (ac lipoteichoïque et peptidoglycan). Ces motifs sont reconnus par le TLR 2 ou 4 (Toll Like Receptor) qui active l’immunité innée et l’expression de cytokine inflammatoire. Ces cytokines sont l’interleukine 1 et 6 qui elles même induisent une vasodilatation, une fuite capillaire, des frissons et un pic de fièvre. b.2) Les métastases Le staph doré peut aller dans tous les organes (rate, foie, reins, cerveau, poumon) mais il possède tout de même trois endroits de prédilection qui sont les os, les articulations et les valves cardiaques et endocarde (TUYAU). Les méningites à staphylocoques dorés sont rares (ou alors secondaires à une opération du cerveau par infection de la plaie de chirurgie) Page 24 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Les infections osseuses (fréquentes) arrivent soit par une fracture ouverte (traumatisme) soit par voie hématogène (bactériémie), par le sang. La bactérie va surtout au niveau de la métaphyse et causer la formation de pus, œdème inflammatoire qui vont comprimer les vaisseaux. La trame osseuse est très rigide, l’exsudat sortant des vaisseaux ne sait pas s’étaler comme sur la peau, cela donne une pression sur les vaisseaux sanguins. La compression des vaisseaux cause une ischémie qui entraine une nécrose avec proliférations de bactéries, un avènement de GB neutro et donc un abcès qui va se former au sein de l’os. Et donc des collections purulentes et du tissu de granulation. Mais les macrophages n’arriveront pas à tout nettoyer, et si on ne traite pas l’os de façon précoce, il s’en suit la formation d’ilots d’os nécrosés = séquestres osseux. Ces ilots présentent une raréfaction du tissu osseux, se comportent comme des corps étrangers et peuvent causer la formation de biofilm si on sous-traite l’infection = ostite chronique. (Temps en temps une bactérie passe dans le sang et donne des symptômes passagers comme de la fièvre) ➔ antibiotiques + on procède à une séquestrectomie (opération chirurgicale au cours de laquelle on retire le séquestre osseux) pour enlever le foyer infectieux. o Symptômes : Parfois tuméfaction des tissus mous + fièvre et état général altéré + parfois douleur à l’endroit de l’infection o Diagnostic : hémoculture, scintigraphie NB : Chez l’enfant, la physe est plus perméable et l’infection se propage plus facilement vers la cavité articulaire et éventuellement forme un abcès sous-périosté. Les infections articulaires (arthrite) surviennent dans les grosses articulations en général, càd le genou et la hanche principalement. L’infection a lieu par voie hématogène et vient infecter la synoviale. Il s’en suit une réaction inflammatoire causant l’apparition de pus, des gonflements, chaleur, douleur, rougeur et une impotence fonctionnelle (telle l’arthrite). Le stade suivant de l’infection est une évolution vers une collection purulente (infiltration de liquide, transformation de fibrinogène en fibrine,…), du tissu de granulation et des abcès. Il faut faire très attention si l’infection est proche du cartilage de croissance : car si ce dernier est rongé cela causera de grave problème de croissance chez l’enfant, de plus le tissu de granulation peut être délétère ; en effet il peut mener à l’apparition d’une fibrose et d’une cicatrice qui peut être délétère si elle touche le cartilage de croissance. Le traitement consiste à drainer rainer le pus dans la cavité articulaire et cultiver le germe + faire des hémoculture car le patient est souvent malade (fièvre firsson, ….) Il est important de diagnostiquer assez tôt pour éviter endommagement de ces cartilages. Afin de poser un diagnostic, une ponction de l’articulation et une hémoculture peuvent être réalisée. Il faut toujours penser physio-patho = penser aux organes proches de l’organe traité : en cas d’arthrite de hanche, on peut avoir des complication sur les os adjacents ex: infection des os du bassin. NB : Une spondylodiscite = infection de staphylocoques dorés entre les vertèbres. o Diagnostic : hémoculture, radiographie de l’articulation puis ponction du liquide synovial pour le mettre en culture. Page 25 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Les infections des valves (très susceptibles), appelées endocardite lente (provoquées aussi par d’autres bactéries) ou aigüe (dues à une fixation du staph doré à ce niveau). Les staphylocoques dorés rejoignent l’endocarde par métastases. Cette infection provoquera une érosion (ulcération de la couche endothéliale) permettant pénétration des staph doré en profondeur ainsi que la production d’un micro abcès avec petite accumulation de fibrine sous forme de caillot colonisé par des bactéries, appelé végétation. Autour de la végétation, se trouvent tous les staph dorés => risque de décollement des bactéries allant dans la circulation, donnant lieu à de la fièvre et un choc infectieux. Il y a également un risque de perte de tissus de la valve (tissus de granulation) à long terme et une dysfonction cardiaque (apparition d’un nouveau souffle) NB : Les végétations, excroissance qui se forment peuvent être responsable d’un dysfonctionnement de la valve, de l’apparition d’un souffle ou bien encore de la formation d’un biofilm sur la végétation dont le bout peut se détacher et causer un embole septique. Les infections valvulaires peuvent se développer sur des valves saines ! L’adénite cervicale aiguë est une infection du ganglion au niveau du cou plus fréquente chez l’enfant et pouvant être causée également par le streptocoque A. La porte d’entrée est la bouche et le drainage de l’infection se fait au niveau des ganglions. On aura le même processus inflammatoire qu’un abcès au niveau cervical avec parfois obligation de drainer cette adénite cervicale si l’anti-inflammatoire et l’antibio sont inefficaces. Les 2 bactéries Le dernier type d’infection pouvant être causée par le staph doré est la pneumonie à qui surrinfectent staph doré. Responsable d’un abcès pulmonaire et d’une nécrose si PVL. L’évolution se les grippes sont fait en forme de bulle d’air dans le parenchyme = pneumatocèle, celui-ci est visible en les Strepto radiologie et peut évoluer parfois jusqu’au pneumothorax, qui est une perforation de la Pneumoniae et plèvre. Ce type de pneumonie est favorisé par la grippe, l’immunodépression ou une le Staph doré réanimation (avec un tube trachéal). /!\ 2.6 Les souches particulières Les souches à lipase qui crée des furoncles et possède un pouvoir invasif extrêmement important car elle clive le sébum. Les souches à SSSS = Staphylococcal Scaled Skin Syndrom, ce sont des staph possédant de l’exfoliatine. Cette toxine cause un impétigo bulleux, càd une infection superficielle, un éclatement des bulles et un suintement de pus. Cette souche est grave et généralisée, tout le corps est atteint. C’est le syndrome de la peau ébouillantée. Les souches à super antigène, sont des souches dont la toxine est capable de se lier aux lymphocytes T (affinité accidentelle). L’action de ce super antigène est de lier le TCR du lymp T CD4+ au CMH de classe 2 de la cellule présentatrice d’antigène. Cette liaison a pour effet une hyperstimulation lymphocytaire et une hyper production d’interleukine (IL-1 et IL-2). Il s’en suit une cascade inflammatoire et un choc infectieux (Toxic shock syndrome). Le choc toxique staphylococcique est une maladie exceptionnelle, survient chez des patients qui sont simplement colonisés par une souche de Staphylococcus aureus productrice de superantigène. Cette condition a été associée à certains tampons hygiéniques (dont les plus incriminés ont été retirés du marché) chez la femme. Ceci dit les chocs toxiques sont également décrits dans d’autres circonstances y compris chez l’homme. Page 26 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Au cours du choc toxique staphylococcique il passe une grande quantité de superantigène dans le sang. Ce superantigène provoque un état inflammatoire généralisé, avec un tableau de choc infectieux – un « choc » est une baisse sévère et durable de la tension artérielle comparable à celui provoqué par certaines bactériémies. Une autre particularité clinique de cette maladie, qui n’est pas rencontrée au cours des autres chocs infectieux, est une participation majeure de la peau. On observe une éruption cutanée généralisée « en coup de soleil », et un gonflement des extrémités. Plus tard, au niveau des doigts et des orteils, il y aura une desquamation des cellules superficielles de l’épiderme en larges lambeaux. Les souches à entérotoxines sont résistantes au sel et à la chaleur, le principal risque d’intoxication est alimentaire. Les symptômes associés à ce type de souches sont surtout gastro-intestinaux, diarrhées et vomissements. Les Staph possèdent une β-lactamase qui casse un pont de la pénicilline, la rendant inefficace. Alors que la méthicilline possède un encombrement stérique qui rend inefficace l’enzyme du Staph et l’empêche de l’inactiver. Les souches MRSA = Methicilin Resistant Staph Aureus (= SARM), sont des souches résistantes vis-à- vis du meilleur antibiotique contre les staph. Il est le plus prévalent en Amérique du Nord. Ce médicament est la méthicilline (ou Oxacilline) qui se lie à PBC = Penicilline Binding Protein (catalyse formation de la couche de peptidoglycanes) au niveau des parois et après la lyse. Chez la souche MRSA, la protéine PBP 2A codée par le gène mecA est mutée et a très peu d’affinité pour l’antibiotique. SCC est une cassette d’ADN contenant le gène mecA le rendant résistant à la méthicilline. C’est une infection appelée nosocomiale qui s’acquiert en milieu hospitalier. Pour poser un diagnostic, on réalise soit une PCR à mecA soit un test à l’oxacilline (antibiotique du même type que la méthicilline). Lors de ce test si la bactérie survit, on a alors affaire un MRSA. Il faut isoler le patient pour éviter de répandre l’infection. On leur administre de la Vancomicin (ou Glycopeptide). Cet antibiotique ne peut être administré que par intraveineuse pour être efficace contre les sathp dorés car lorsqu’elle est administrée par voie orale, cette molécule reste dans le TD. La Vancomicin inhibe la croissance bactérienne en interférant avec la synthèse de paroi, provoquant une lyse bactérienne. Malheureusement elle est moins efficace (peu d’antibio actif contre ces souches) et doit être dosée dans le sang. Elle présente de plus une toxicité potentielle pour les reins. Les MRSA sont un problème de santé publique. Les personnes ayant un staph doré MRSA sont traitées en voie intra-hospitalière (quasi) exclusivement. Les patients sont isolés dans des chambres confinées ; l’approche du patient requiert tout une série de mesures : port d’un tablier jaune, de gants, d’un masque, stéthoscope spécifique pour patient qui reste dans sa chambre, … 2.7 Le diagnostic Afin de poser un diagnostic, il faut toujours prélever les échantillons pour analyse avant tout traitement, sauf en cas de choc septique. Le prélèvement se fait soit : - Par frottis - Via un écouvillon s’il y a peu de pus Page 27 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden - Via une seringue s’il y a beaucoup de pus, le pus peut ensuite être utilisé pour des examens direct ou être mis en dans un flacon d’hémoculture car cela augmente le rendement (surtout pour les germes fastidieux = difficilement cultivables en culture classique). En culture classique, la majorité des souches de SD produisent un pigment caroténoïde jaunâtre qui donne une couleur dorée à la culture… MAIS Attention, certains staph dorés peuvent être blancs ! Le diagnostic se fait par différentes analyses et tests. En microscopie, après coloration gram, la présence et la formation de grappes bleues est significative d’une bactérie gram positif et son aspect doré renforce l’idée d’un staph doré. L’hémoculture TUYAU (= lieu de culture où on inocule le sang du patient) (toujours pour les coques gram+) après ponction veineuse suivie d’une microscopie ou bien la culture de pus sont aussi envisagées. Les staph dorés froment des pigments caroténoïdes si bien que 95% des souches de staph dorés apparaissent doré en culture. Attention à ne pas contaminer l’échantillon. L’échantillon prélevé est de 10ml chez l’adulte et doit être proportionnel au poids de l’enfant : mais plus l’enfant a un poids faible, moins il faut de sang pour avoir une chance de cultiver le germe (un ado de 60 kg = un adulte). Quand on prélève du pus, on utilise soit une seringue soit un écouvillon (sorte de frottis). La seringue est plus utile car elle prélève plus de quantité et peut transvaser son contenu dans un pot stérile afin de l’analyser au labo. Si la bactérie se trouve au sein du sang, elle va se multiplier dans le flacon d’hémoculture et le flacon va alors sonner. Lorsque les bactéries prolifèrent, elles relarguent du CO2 ; quand une quantité suffisante de CO2 est produite, la machine sonne. Pour un staphylocoque doré, le résultat est TOUJOURS SIGNIFICATIF, il n’y a jamais de faux positifs. S’il n’y a pas de staph dorés dans le sang, une hémoculture sera toujours négative pour le staph doré. Si le résultat est positif, c’est toujours grave et responsable d’une infection dans 100% des cas. Attention, une hémoculture à staphylocoque doré n’est JAMAIS une contamination, elle est toujours un vrai positif à prendre en considération, il faut absolument trouver le lieu d’infection ! En effet, le staph doré est habituellement en transit à la surface de la peau, si celle-ci est nettoyée avant la piqure, les staph dorés sont tous éliminés et il n’y a plus aucun risque de contamination. C’est également le cas pour les autres bacilles à gram négatif et les champignons. Par contre le staph blanc peut aller s’insinuer profondément dans les orifices annexes de la peau et rester même si la peau est lavée, le patient restera alors contagieux. Une hémoculture peut donc être contaminée par des staph blancs car la seringue risque de toucher un foyer à staph blanc physiologique de la peau et ce n’est pas pour autant qu’on a des staph blancs dans le sang. Par exemple, pour staph epidermis, si prélèvement sur 2 est positifs et que le patient ne présente pas de signes cliniques, on parlera de contamination de l’échantillon, de faux positif. Remarque : TUYAU : Staph doré peut passer dans la circulation àpd d’un foyer primaire ou par endocytose. Le test de la catalase est très utile pour la détection d’un staph car les staph sont tous catalase positif même les staph blancs ce qui n’est pas le cas des strepto ou des entérocoques qui sont Page 28 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden catalase négatif. La réaction prise en charge par la catalase est la suivante : H2O2 → 2 H2O + O2. Le dégagement d’O2 donne une espèce de mousse de champagne S’il y a formation de bulles (bulles = O2), c’est qu’il y a activité catalase. Le test de la coagulase, on recherche la formation de caillot (rôle de la thrombine) quand on mélange la bactérie au plasma. Le staph doré est coagulase + alors que le blanc est coagulase -. La coagulase La PCR pour détecter les gènes mecA, PVL, entérotoxine et exfoliatine. Le Maldi-tof est un spectromètre relié à des données. Un laser détache la partie bactérienne de la matrice/échantillon qui passe alors dans le spectro. On réalise ensuite un rapport masse/charge ce qui permet de détecter quel type de bactérie il s’agit. Cette technique fonctionne moins bien pour le strepto à cause de sa très grosse capsule qui interfère. Cette technique accélère l’identification du gène, elle se fait en général dans l’heure, mais il faut rester critique car ne elle reconnaît pas tous les microbes exactement (diagnostic peut être à revoir) Pas de sérologie (=méthode biologique utilisant le sérum pour établir des diagnostics médicaux) car le principal moyen de défense est les GB 2.8 Cas cliniques : Cas 1’ : Un garçon de 12 ans qui présente de la fièvre depuis 4 jours se présente aux urgences. Il a mal au genou et boitte. Par ailleurs, il a vomi et eu 2 selles liquides. Son papa est diabétique et actuellement en dialyse pour une insuffisance rénale. A l’examen clinique on remarque une limitation de la flexion du genou (douleur importante) et lorsqu’il fait un pic de fièvre, il frissonne. => Le garçon présente un frisson solennel ( = fièvre lors de laquelle on frissonne à tel point qu’on tremble fort et on claque des dents). Entre les pics de fièvre, il garde un état général relativement bon. Que faire ? 1. Faire une hémoculture 2. Faire une ponction liquide synovial du genou après une échographie préalable du genou pour vérifier qu’il y a bien du liquide à prélever. 3. Une radiographie du genou : en cas d’infection osseuse on pourrait voir des signes de raréfaction osseuse, mais ces signes sont très tardifs. Pour voir une infection osseuse en urgence on fait une résonnance magnétique nucléaire => scintigraphie 4. Échographie cardiaque => d’office quand une hémoculture est positive car un foyer infectieux pourrait se trouver dans l’endocarde. Page 29 sur 234 Microbiologie : Dr. Van Der Linden Les hémocultures sont positives pour staph doré sensible à la méthicilline. La scintigraphie révèle un foyer infectieux osseux au niveau de la métaphyse.  Diagnostic : ostéomyélite sans arthrite à staph dorés Cas 1 : Un garçon de 13 ans tombe sur le genou droit lors d’un match de rugby. Il n’y a pas de brèche apparente de la peau, progressivement le genou gonfle et est douloureux. Le lendemain il se rend aux urgences, du liquide clair est ponctionné de son articulation pour faire des hémocultures car on suspecte une arthrite du genou. 2 jours plus tard une rougeur apparaît, la douleur augmente et cela gonfle à nouveau, il développe de la fièvre à 39°C. Que faire ? - Hémoculture - Ponction du genou après échographie Le genou est reponctionné : les cultures de liquide articulaire et l’hémoculture poussent pour Staphylococcus aureus Quel est le mécanisme par lequel cette infection s’est produite ? 1) Hypothèse iatrogène : La première fois, c’est seulement une réponse inflammatoire et aux urgences on le ponctionne pour soulager ses symptômes et à ce moment, il y a une faute de stérilité de l’environnement ou de son propre corps (hémarthrose) => le médecin introduit lui-même le staph doré 2) Traumatisme : les Staph présent au niveau de la peau ont pénétré plus profondément dans les tissus via la brèche lors de la chute ce qui aurait occasionné une infection secondaire au niveau de l’os. 3) Bactériémie asymptomatique (avec endocardite ou non) : les Staph doré sont passés dans la circulation et sont allé à un endroit de fragilité où se trouve la contusion. Assez fréquente en pratique clinique. Mais peu probable dans ce cas (1 et 2 sont plus probables). Staph doré cause des infections systémiques telles que Toxic Shock, intoxication alimentaire, staphylococcus skin scalded syndrome mais ici dans ce cas, est-ce une infection systémique ? NON, ici, on a une arthrite, une infection purulente localisée, non liée aux toxines. En contraste, on a des infections systémiques liées à des toxiques. Comment le Staph doré se protège contre la phagocytose ? - Capsule, - Protéine A,