Texte Complémentaire Flore Humaine Et Interactions Hôte-Microorganisme PDF 2024

LA FLORE HUMAINE NORMALE ET LA PATHOGÈNESE DE L’INFECTION MICROBIENNE PHA-2043 Dr Alexandre Boudreault Microbiologiste-infectiologue  OBJECTIFS Partie 1 : La flore humaine normale Objectif géné...

LA FLORE HUMAINE NORMALE ET LA PATHOGÈNESE DE L’INFECTION MICROBIENNE PHA-2043 Dr Alexandre Boudreault Microbiologiste-infectiologue  OBJECTIFS Partie 1 : La flore humaine normale Objectif général  Décrire la flore humaine normale et expliquer son importance Objectifs spécifiques  Définir les types de flores humaines  Expliquer l’importance et le rôle de la flore normale humaine  Préciser les facteurs influençant la composition de la flore humaine endogène  Préciser les grands groupes de microorganismes constituant la flore des différents sites anatomiques  Décrire les principales infections dues aux microorganismes de la flore normale  Discuter de l’impact de la flore humaine sur le diagnostic microbiologique Partie2 : la pathogénèse de l’infection microbienne Objectif général  Comprendre la pathogenèse des infections microbiennes Objectifs spécifiques  Comprendre le concept de pathogénicité microbienne  Connaître les notions de pouvoir pathogène et virulence  Décrire les facteurs prédisposant aux infections microbiennes  Identifier les différents réservoirs de microorganismes pathogènes  Distinguer les différents modes de transmissions des maladies infectieuses  Décrire les étapes critiques de l’invasion du pathogène dans l’hôte  Comprendre comment les bactéries pathogènes induisent des dommages et produisent des signes et symptômes chez l’hôte  Distinguer les principales caractéristiques des exotoxines et des endotoxines bactériennes  PLAN DE COURS Partie 1 : La flore humaine normale 1. La flore humaine normale : introduction et définitions 2. Importance et rôles de la flore normale 3. Facteurs influençant la flore endogène 4. Distribution et composition de la flore normale 4.1. Flore de la peau 4.2. Flore de la bouche 4.3. Flore du système respiratoire 4.4. Flore du tube digestif 4.5. Flore du système génito-urinaire 5. Infections causées par la flore normale 6. Implication de la flore normale dans le diagnostic des infections Partie2 : la pathogénèse de l’infection microbienne 1. Pathogénicité microbienne 1.1. Distinction entre microorganismes pathogènes et commensaux 1.2. Comparaison des pathogènes 1.3. Mesure de la virulence des pathogènes 2. Susceptibilité de l’hôte à l’infection par les pathogènes 3. L’infection symptomatique de l’hôte par les pathogènes 4. Les réservoirs de microorganismes pathogènes 4.1. Réservoir humain 4.2. Réservoirs animaux 4.3. Réservoirs environnementaux 5. La transmission des microorganismes pathogènes 5.1. Transmission par contact 5.2. Transmission par un véhicule 5.3. Transmission par vecteurs 6. L’invasion du microorganisme pathogène chez l’hôte 6.1. Les portes d’entrée 6.2. Adhésion aux tissus et aux cellules de l’hôte 6.3. Résistance aux mécanismes de défense de l’hôte 7. L’induction de dommages et l’infection symptomatique 7.1. Réponse immunitaire et inflammation locale 7.2. Enzymes bactériennes extracellulaires 7.3. Toxines bactériennes 7.4. Infection bactérienne disséminée 8. Conclusions  PARTIE 1 : LA FLORE HUMAINE NORMALE 1. La flore humaine normale : introduction et définitions Le corps humain est constitué d’environ 1013 cellules eucaryotes et on estime que le nombre de microorganismes présents à la surface de la peau et des muqueuses dépasse 10 14. À la naissance, le nouveau-né stérile acquiert très rapidement une flore microbienne constituée des bactéries transmises lors de l’accouchement, puis par celles provenant de son alimentation. En quelques jours, s’établit une flore microbienne quantitativement très importante mais variant qualitativement en fonction de l’état physiologique de l’hôte et de son environnement : c’est la flore normale. La densité et le type de microorganismes retrouvés varient beaucoup selon les sites anatomiques. On distingue 2 types de flore selon qu’il est habituel ou non de la retrouver chez l’humain:  Flore endogène o Population microbienne que l’on retrouve de façon normale chez l’humain  Flore exogène o Microorganismes qui ne colonisent habituellement pas l’humain, mais qui peut le coloniser transitoirement. La flore endogène peut être catégorisée selon sa présence dans un site anatomique donné:  Flore résidente o Flore habituellement retrouvée à un site anatomique donné  Flore transitoire o Germe qui n’est habituellement pas présent à un site anatomique donné, mais qui peut le coloniser transitoirement. 2. Importance et rôles de la flore normale En condition normale, la flore endogène commensale ne cause aucun problème à l’être humain et lui apporte plutôt certains bénéfices :  Contribution nutritionnelle et métabolique o Joue un rôle dans la digestion o Synthèse de la vitamine K  Impact du traitement antibiotique sur l’anticoagulothérapie o Synthèse de vitamines du groupe B  Résistance à la colonisation par les microorganismes pathogènes o Compétition pour les éléments nutritifs essentiels o Production de métabolites toxiques o Sécrétion de bactériocines o Modification du pH 3. Facteurs influençant la flore endogène La composition de la flore endogène est influencée par de nombreux facteurs :  Régime alimentaire  Facteurs physiologiques o Âge o Cycle menstruel ou grossesse o Présence ou absence de dents  Facteurs pathologiques o Diabète o Plaies ou maladies cutanées o Alcoolisme o Fibrose kystique o Maladise pulmonaires chroniques o Etc.  Antibiothérapie o La destruction de la flore endogène par les antibiotiques favorise l’implantation de bactéries résistantes et de champignons. 4. Distribution et composition de la flore normale Pratiquement tous les sites en contact avec l’extérieur (directement ou via un orifice) sont colonisés par une flore normale : peau, lumière du tube digestif, système respiratoire et organes génitaux. A l’opposé, les tissus profonds et les organes internes sont normalement stériles. La flore microbienne de l’homme est constituée essentiellement de bactéries. On retrouve aussi en faible quantité des champignons et beaucoup plus rarement des virus et des protozoaires. 4.1. Flore de la peau La peau n’est pas un milieu favorable à la croissance microbienne à cause de sa sécheresse et de son pH qui se situe entre 5.0 et 6.0. La sueur contient des anticorps de type IgA et a une pression osmotique élevée (haut contenu en sodium) nuisant à la prolifération bactérienne. La desquamation limite également la colonisation des microorganismes. Néanmoins, certains microorganismes (tous des Gram positif) sont capables non seulement de survivre mais de se multiplier sur la peau. Les principales espèces bactériennes retrouvées sur la peau sont :  Staphylocoques  Corynébactéries  Propionibacterium acnes La densité bactérienne sur la peau est relativement faible : 10 3 – 106bactéries/cm2. La densité de la population microbienne varie selon les régions du corps et on retrouve une densité plus élevée aux endroits les plus humides tels les aisselles et les aines. Le climat, l’âge, le sexe et l’utilisation de savon et de désinfectants influencent également la flore cutanée. 4.2. Flore de la bouche La bouche est colonisée par une flore bactérienne très dense qui se nourrit des nutriments amenés par l’alimentation. Cette flore est essentiellement constituée de :  Streptocoques du groupe viridans (principaux germes de la flore buccale)  Neisseria  Fusobacterium  Capnocytophaga La salive contient un nombre élevé de bactéries (10 9 bactéries/ml) et la plaque dentaire en contient encore plus (1011bactéries/g). La plaque dentaire est un film bactérien adhérant à l’émail des dents. Elle est constituée de très nombreuses bactéries insérées dans une matrice organique. Ce ciment est composé de glycoprotéines provenant de la salive et de polymères bactériens. Cette plaque se constitue en quelques heures et peut se calcifier (tartre) ou se compliquer de caries dentaires. 4.3. Flore du système respiratoire Les bactéries présentes dans l’air pénètrent en grand nombre dans le système respiratoire supérieur pendant la respiration. Cependant, la plupart d’entre elles sont arrêtées par les fosses nasales et sont expulsées avec les sécrétions nasales. Nez, nasopharynx et gorge La flore résidente ressemble à celle de la bouche (ie majoritairement du S. viridans). On peut aussi y trouver des bactéries potentiellement pathogènes qui colonisent sans nécessairement provoquer de maladie:  Staphylococcus aureus  Streptococcus pyogenes (groupe A)  Streptococcus pneumoniae  Haemophilus influenzae  Moraxella catarrhalis  Neisseria meningitidis Trachée-bronches-poumons Même si un grand nombre de bactéries pénètrent dans le système respiratoire lors de la respiration, la trachée, les bronches et les poumons sont essentiellement stériles. Les bactéries inhalées durant la respiration sont éliminées au fur et à mesure par les cellules ciliées des bronches. 4.4. Flore du tube digestif Estomac Avec son environnement acide (pH 2.0), peu de bactéries peuvent proliférer dans l’estomac qui contient conséquemment une faible quantité de microorganismes (10 3 bactéries/ml). Cependant, certaines bactéries sont adaptées à cet environnement hostile, comme l’Helicobacter pylori qui produit une uréase qui augmente le pH localement. Le pH gastrique constitue une barrière à la pénétration dans l’intestin de la majorité des bactéries apportées par les aliments. Puisque la prise d’antiacides élimine cette barrière, elle constitue un facteur de risque pour l’acquisition d’entéropathogènes. Intestin grêle Dû à son pH acide, le duodénum a une flore microbienne qui ressemble à celle de l’estomac. À partir du jéjunum, le pH devient graduellement alcalin et la densité bactérienne augmente. L’intestin grêle contient 104 microorganisme/ml. Côlon Le côlon héberge la plus forte concentration microbienne de tout l’organisme (10 12 bactéries/g). Les bactéries anaérobies sont nettement prédominantes. Le rapport anaérobies/aérobies est de 300/1. Les espèces bactériennes rencontrées sont majoritairement:  Bacteroides  Anaérobies strict  Entérobactéries  Gram négatifs anaérobies facultatifs  E. coli, …  Entérocoque  Gram positif anaérobie facultatif 4.5. Flore du système génito-urinaire Reins-vessie Normalement les reins et la vessie sont stériles, quoi qu’il soit normal de retrouver des bactéries en faible quantité dans l’urine (< 10 6 bactéries/l). Urètre La partie distale de l’épithélium urétral chez l’homme et la femme est colonisée par une flore surtout composée de :  Staphylocoques  Corynébactéries  Entérobactéries  Entérocoques Ce sont ces bactéries que l’on retrouve dans l’urine du premier jet ou dans le sperme. Vagin Chez la femme adulte, le vagin renferme une flore très complexe qui varie avec le cycle menstruel. L’épithélium vaginal contient des quantités importantes de glycogène, un polysaccharide. Les lactobacilles qui constituent la majeure partie de la flore vaginale, fermentent le glycogène et produisent de l’acide lactique. Ils contribuent à maintenir le pH vaginal acide. Plusieurs bactéries intestinales sont inhibées à ce pH. Avant la puberté, le vagin a un pH alcalin et ne produit pas de glycogène; les lactobacilles sont absents. La flore vaginale est composée principalement de : staphylocoques, streptocoques, corynébactéries et Escherichia coli. Après la ménopause, le vagin ne produit plus de glycogène, le pH redevient alcalin et la flore microbienne ressemble à nouveau à celle d’avant la puberté. Les femmes enceintes peuvent être colonisées par le Streptocoque β-hémolytique du groupe B (S. agalactiae) qui est inoffensif pour la femme, mais peut donner des infections graves chez le nouveau-né. La flore vaginale contient généralement une faible densité de Candida albicans (levure). Lors de la prise d’antibiotiques, la disparition de la flore bactérienne peut laisser le champ libre à cette levure qui peut ainsi causer des vaginites. 5. Infections causées par la flore normale Bien que les muqueuses et la peau contiennent une grande quantité de bactéries, en situation normale, ces microorganismes ne pénètrent pas les tissus et n’engendrent pas d’infection symptomatique. Les neutrophiles phagocytent les microorganismes dès qu’ils atteignent les tissus profonds et ce processus est aidé par la sécrétion d’anticorps de type IgA par les lymphocytes. Cependant, plusieurs situations peuvent amener la flore normale à causer une infection symptomatique :  Causes anatomiques : o Perte d’intégrité  Bris de la peau  Ex : bactériémie avec germe de la flore cutanée suite à l’utilisation d’un cathéter IV  Bris de la muqueuse buccale  Ex : endocardite bactérienne avec germe de la flore buccale après visite chez le dentiste  Bris de la muqueuse intestinale  Ex : péritonite à germes de la flore fécale suite à perforation intestinale o Occlusion d’un conduit  Occlusion de la trompe eustache : otite moyenne aiguë à S. pneumoniae  Occlusion des voies biliaires : cholécystite (flore fécale)  Appendicite, diverticulite (flore fécale)  Causes physiologiques : o Neutropénie  Bactériémie à germe de la flore digestive o Diabète  Vaginite à Candida albicans  Par modification de la composition de la flore : o Antibiothérapie  Vaginite à Candida albicans  Infection à Clostridium difficile  Iatrogénique o Ensemencement de bactérie de la flore cutanée sur des corps étrangers  Infection de cathéter intraveineux  Infection de prothèse articulaire  Infection de valve cardiaque  Infection de cathéter de dialyse intrapéritonéale 6. Implication de la flore normale dans le diagnostic microbiologique La présence de la flore normale chez l’humain complexifie beaucoup le diagnostic des infections bactériennes. Le simple fait de retrouver une bactérie en culture dans un prélèvement, n’indique pas nécessairement qu’il y a une infection cliniquement significative à ce germe. Trois principaux facteurs rende complexe le processus diagnostic :  La colonisation asymptomatique o Les pathogènes peuvent fréquemment coloniser de façon asymptomatique. o La présence d’un pathogène dans une culture effectuée dans un site non stérile n’indique pas toujours une infection  La contamination des prélèvements o Il y a toujours possibilité que la culture soit contaminée durant le prélèvement. o La présence d’un pathogène dans une culture effectuée dans un site stérile n’indique pas toujours une infection  Exemple : contamination avec Staphylocoque de la peau lors d’une ponction veineuse pour une hémoculture  Complexité des cultures o Puisque les tractus digestif et respiratoires contiennent toujours une importante quantité de bactéries, lorsque l’on cultive ces sites, il faut tenter d’identifier les microorganismes pathogènes à travers la multitude de bactéries constituant la flore normale. Cela requiert beaucoup d’expertise et l’utilisation de plusieurs milieux de culture sélectifs.  PARTIE 2 : LA PATHOGÉNÈSE DE L’INFECTION MICROBIENNE 1. Pathogénicité microbienne 1.1 Distinctions entre microorganismes pathogènes et commensaux On peut classifier les microorganismes selon leur capacité à provoquer une maladie lorsqu’ils infectent l’humain.  Microorganismes commensaux o Colonisent généralement l’humain de façon asymptomatique  Staphylocoques à coagulase négative sur la peau  Streptococcus du groupe viridans dans la bouche  E. coli et Bacteroides au niveau du colon  Microorganismes pathogènes o Peuvent engendrer une maladie lorsqu’ils infectent l’humain  Staphylococcus aureus  Streptoccus pyogenes (groupe A)  Neisseria meningitidis  Streptococcus pneumoniae Toutefois, la notion de pathogénicité est un concept très relatif puisque l’infection à un microorganisme pathogène peut être complètement asymptomatique et un microorganisme commensal peut engendrer une maladie. Pour plusieurs pathogènes, la colonisation asymptomatique est plus fréquente que la maladie. 1.2 Comparaison des pathogènes Différents concepts ont été imaginés afin de pouvoir comparer les pathogènes entre eux. Les deux principaux termes utilisés pour définir la pathogénicité d’un microorganisme sont le pouvoir pathogène et la virulence.  Pouvoir pathogène o Capacité d’un microorganisme de causer une maladie particulière ou de toucher certains organes lors de l’infection o Valeur qualitative o Exemples :  Streptococcus pyogenes (Streptocoque β-hémolytique du groupe A)  Pharyngites, cellulites et fasciites  Streptoccus pneumoniae (pneumocoque)  Pneumonies, sinusites, otites et méningites  Streptococcus du groupe viridans  Endocardites  Virulence o Degré de pathogénicité d’un micro-organisme o Valeur quantitative  donc mesurable 1.3 Mesure de la virulence des pathogènes Plusieurs méthodes permettent de mesurer la virulence d’un microorganisme pathogène. En voici deux exemples importants :  Mesure de la dose infectante o Nombre de microorganismes qu’il faut introduire dans l’organisme pour causer une maladie o Exemples :  E. coli O157H7 : < 100 bactéries  Salmonella : > 100 000 bactéries  Mesure de la létalité o Pourcentage de mortalité suite à l’infection. o Exemple :  Virus influenza saisonnier : mortalité très faible  Virus Influenza aviaire H5N1 : mortalité 50% La virulence varie d’une souche de microorganisme à l’autre et n’est pas une propriété permanente. Dans des conditions particulières de culture, un microorganisme pathogène peut perdre progressivement sa virulence. Ce phénomène porte le nom d’atténuation et est mis à profit dans la préparation des vaccins contre les virus de la rougeole, de la rubéole, des oreillons et de la varicelle. Ces vaccins sont intéressants pour leur pouvoir immunogène plus élevé que celui des vaccins constitués d’organismes morts. Par contre, ils peuvent engendrer des infections symptomatiques chez les hôtes immunosupprimmés. 2. Susceptibilité de l’hôte à l’infection par les pathogènes Lorsque l’humain entre en contact avec un microorganisme pathogène, la probabilité de développer une maladie dépend de plusieurs facteurs. La capacité à combattre l’infection et à empêcher le développement d’une maladie est primordiale. On appellera facteurs de risque, les caractéristiques d’un patient qui augmentent ses chances d’être malade et ou d’avoir une maladie sévère. Les facteurs de risques sont nombreux et peuvent être spécifiques au type de microorganisme rencontré. En voici des exemples :  Maladie pulmonaire chronique o Mortalité associée à l’influenza supérieure o Surinfections pulmonaires à Pneumocoque plus fréquentes  Fibrose kystique o Infections pulmonaires fréquentes  Diabète o Colonisation et infections symptomatiques au Streptocoque du groupe B plus fréquentes  VIH o Infections à germes opportunistes (Pneumocystis, Cryptococcus, Cytomégalovirus, etc.)  Grossesse o Immunité cellulaire diminuée au 3e trimestre  Infections sévères si varicelle ou rougeole  Infections à Listeria monocytogenes  Hypogammaglobulinémie (déficit en anticorps) o Pneumonies, otites et sinusites fréquentes  Prise d’immunosuppresseurs o Infections à germes opportunistes 3. L’infection symptomatique de l’hôte par les pathogènes La survenue d’une infection donnant lieu à une maladie chez l’humain est un processus complexe qui requiert :  L’existence d’un réservoir d’agents pathogènes  La transmission de l’agent pathogène du réservoir à l’hôte réceptif  L’invasion du microorganisme pathogène chez l’hôte  L’induction de dommages à l’hôte par différents mécanismes 4. Les réservoirs de microorganismes pathogènes Une infection ne peut se perpétuer s’il n’existe pas une source continuelle de microorganismes. Celle-ci fournira à l’agent pathogène les conditions appropriées à sa survie et à sa propagation. On appelle ces sources des réservoirs et on en dénombre trois différents types:  L’être humain lui-même  Les animaux  L’environnement 4.1 Réservoir humain Pour plusieurs maladies, l’humain constitue le principal ou l’unique réservoir de l’agent pathogène. Lorsque l’humain est le seul réservoir, l’éradication de la maladie est théoriquement possible. C’est ce qui a permis l’éradication du virus de la variole par la vaccination. Pour plusieurs maladies, l’humain est le principal réservoir, mais on retrouve également le pathogène responsable dans l’environnement ou chez les animaux. La transmission des pathogènes à réservoir humain se fait habituellement de personne à personne. Les patients porteurs du pathogène peuvent transmettre le microorganisme durant différents stades de l’infection :  Durant la période d’infection symptomatique  Durant une phase asymptomatique de la maladie  Durant la colonisation asymptomatique 4.2 Réservoirs animaux Les animaux sauvages ou domestiques constituent des réservoirs de microorganismes susceptibles de causer des maladies humaines. Les infections qui sont transmissibles des animaux à l’être humain s’appellent des zoonoses. Ces infections ne sont généralement pas transmissibles de personne à personne et le réservoir animal est essentiel à leur propagation. La transmission de l’animal à l’humain se fait de plusieurs façons :  Par contact direct avec un animal infecté o Infections à Pasteurella : morsures de chat ou de chien o Rage : contact avec chiens, chauve-souris, raton-laveurs, etc.  Par contact indirect o Toxoplasmose : contact avec selles de chat  Ingestion de viande contaminée o Salmonella et Campylobacter : poulet contaminé o E. coli O157H7 : bœuf contaminé  Par l’air (aérosols) o Psittacose : perroquets, perruches  Par des insectes vecteurs. o Morsure de tiques : Maladie de Lyme 4.3 Réservoirs environnementaux Certains microorganismes pathogènes prolifèrent dans l’environnement. Les infections causées par ces microorganismes ne sont pas transmissibles de personne à personne et un contact avec leur réservoir environnemental est essentiel à leur acquisition. Ces microorganismes se retrouvent dans le sol ou dans l’eau. En voici quelques exemples :  Retrouvés dans le sol o Plusieurs champignons potentiellement pathogènes (Histoplasmose, blastomycose, Cryptococcose, etc.) o Clostridium botulinum (botulisme) o Clostridium tetani (tétanos)  Retrouvés dans l’eau o Aquarium : Mycobacterium marinum o Eau salée : Vibrio o Eau douce : Aeromonas o Eau présente dans les constructions humaines : Legionella 5. La transmission des microorganismes pathogènes L’agent responsable d’une maladie, qu’il s’agisse d’une bactérie, d’un virus, d’un champignon ou d’un parasite peut se transmettre d’un réservoir à un hôte sensible selon trois principaux modes :  Transmission par contact  Transmission par véhicule  Transmission par vecteur Certains pathogènes se transmettent par un mode de transmission unique, alors que d’autres peuvent en utiliser plusieurs. 5.1 La transmission par contact La transmission par contact peut se faire par contact direct ou indirect, ou à l’aide de gouttelettes.  Transmission par contact direct o Propagation par le contact physique entre le réservoir et un hôte réceptif  Ex : Transmission du VIH par relation sexuelle  Transmission par contact indirect o Propagation d’un réservoir à un hôte réceptif par l’intermédiaire d’un objet inanimé  Exemples :  Transmission du VIH par partage de seringue souillée  Transmission du SARM par partage de serviettes  Transmission par gouttelettes o Propagation d’un agent pathogène de personne à personne par des gouttelettes de mucus :  Expulsées lors de la toux, la parole  Parcourent de courtes distances (1-2 mètres).  Exemple : virus de l’influenza o Requiert un contact à moins de 2 m du patient infecté 5.2 La transmission par un véhicule On appelle la transmission par véhicule la propagation d’un agent pathogène par différents intermédiaire qui peuvent franchir de grandes distances :  L’air o Transmission par aérosols o Ne requiert par un contact rapproché avec le réservoir (contrairement à la transmission par gouttelettes) o Exemples :  Tuberculose  Légionellose  Varicelle  L’eau o Exemples : o Cholera o E. coli O157H7  La nourriture o Exemples : o Hépatite A o E. coli O157H7 5.3 La transmission par vecteurs On appelle vecteur un animal qui transporte des agents pathogènes d’un hôte à un autre. Les vecteurs sont habituellement colonisés de façon asymptomatique. Les arthropodes forment le principal groupe de vecteurs de maladies. Plusieurs maladies sont transmises uniquement via des vecteurs :  Maladie de Lyme : o Tique transmet le microorganisme de la souris à l’humain  Malaria o Moustique transmet le microorganisme d’humain à humain  Virus du nil occidental o Moustique transmet le microorganisme de l’oiseau à l’humain Pourquoi est-il important de connaitre les réservoirs et le mode de transmission des pathogènes? Durant une éclosion, la connaissance du réservoir habituel et du mode de transmission est essentiel pour identifier la source, freiner la transmission et mettre fin à l’éclosion (Exemple : épidémie de légionellose). À l’hôpital, les patients infectées par des pathogènes transmissibles de personnes à personnes seront isolés en fonction du mode de transmission du pathogène.  Isolement contact  Isolement gouttelettes  Isolement aérien (aérosols) 6. L’invasion du microorganisme pathogène chez l’hôte L’envahissement du pathogène chez l’hôte se fait en plusieurs étapes :  Pénétration du microorganisme dans l’hôte par une porte d’entrée  Adhésion aux tissus et aux cellules de l’hôte  Résistance aux mécanismes de défense de l’hôte 6.1 Les portes d’entrée Les agents pathogènes peuvent emprunter trois différentes portes d’entrée pour pénétrer dans l’organisme humain :  La peau  Les muqueuses  La voie parentérale 6.1.1 La peau La peau intacte est impénétrable pour la plupart des micro-organismes et constitue donc la première ligne de défense antimicrobienne. De façon générale, les microorganismes pathogènes pénètrent la peau à travers des bris cutanés (souvent inapparents). Certains pathogènes particuliers peuvent toutefois pénétrer la peau intacte. De plus, certains champignons dégradent la kératine et s’en nourrissent pour infecter l’épiderme (ex : pied d’athlètes). 6.1.2 Les muqueuses La grande majorité des pathogènes s’introduisent dans le corps humain en traversant les muqueuses qui tapissent les voies respiratoires, le tube digestif et le tractus urogénitales. 6.1.3 La voie parentérale Certains microorganismes peuvent infecter uniquement s’ils sont déposés directement dans la circulation sanguine ou dans les tissus sous la peau. Ce moyen d'accès est appelé voie parentérale. Ex : Hépatite C, malaria 6.2 Adhésion aux tissus et aux cellules de l’hôte Une fois qu’ils ont franchi la porte d’entrée, les microorganismes qui pénètrent par les muqueuses doivent adhérer aux cellules de l’hôte. En absence d’adhésion, ils sont expulsés avec les sécrétions respiratoires, l’urine ou les selles. Par conséquent, presque tous les microorganismes pathogènes possèdent un moyen quelconque de se fixer aux cellules de l’hôte. Pour la plupart d’entre eux, cette propriété est un élément essentiel à leur pouvoir pathogène. Les agents pathogènes s’attachent aux cellules hôtes au moyen de molécules de surface, appelées adhésines, qui se lient de façon spécifique à des récepteurs situés à la surface de certains tissus spécifiques de l’hôte. Puisque la liaison est spécifique à un tissus, le type d’adhésine d’une souche bactérienne explique en partie pourquoi elle infecte un site anatomique plutôt qu’un autre (Ex : souches de E. coli uropathogènes vs souches entéropathogènes). L’adhésine est retrouvée sur la surface de la bactérie ou sur un fimbriae. 6.3 Résistance aux mécanismes de défense de l’hôte Dès qu’ils pénètrent dans les tissus, les microorganismes sont détruits par les composantes du système immunitaire. Par conséquent, en situation normale, les bactéries sont incapables de proliférer dans les tissus profonds qui demeurent stériles. Cependant, certains microorganismes pathogènes possèdent des moyens de contrecarrer les mécanismes de défense de l’hôte afin de proliférer dans les tissus. 6.3.1 Compétition pour le fer Le fer est essentiel à la croissance bactérienne et les concentrations de fer disponibles sont faibles chez l’humain puisqu’il est séquestré par des protéines sidérophores. Cette séquestration freine la prolifération bactérienne dans les tissus. Les bactéries pathogènes produisent leurs propres protéines sidérophores qui vont extraire le fer séquestré afin de stimuler leur croissance. 6.3.2 Résistance à la phagocytose Lors de l’envahissement tissulaire par des bactéries, le premier mécanisme de défense du système immunitaire est la phagocytose du microorganisme par les neutrophiles. Afin de proliférer dans les tissus, les bactéries pathogènes doivent résister à la phagocytose par différents moyens :  « Se cacher » des neutrophiles o Production d’inhibiteur du chimiotaxisme o Production de protéines de surface qui ressemblent à l’hôte  Inhibition du processus de phagocytose o Capsule bactérienne o Protège la bactérie contre l’activation du complément et la phagocytose. o Essentielle à l’envahissement tissulaire et à la pathogénicité de la plupart des bactéries o Antigénique  Utilisée pour la fabrication de vaccins contre le pneumocoque et le méningocoque o Protéines de surface inhibant phagocytose  Destruction des neutrophiles o Leucocidines o Exotoxine qui détruit les neutrophiles  Survie à l’intérieur du neutrophile après la phagocytose o Prolifération intracellulaire o Ex : Legionella, Listeria, Mycobactérium tuberculosis, Chlamydia 7. L’induction de dommages et l’infection symptomatique Quand un microorganisme réussir à contrecarrer les mécanismes de défense de l’hôte pour envahir et proliférer dans les tissus, il peut entraîner l’apparition de dommages qui seront responsables des signes et symptômes de la maladie infectieuse. Les dommages sont induits par les microorganismes pathogènes de plusieurs façons :  Réponse immunitaire et inflammation locale causées par la prolifération bactérienne  Destruction des tissus et des cellules humaines par les enzymes extracellulaires  Induction de dysfonctions physiologiques par des toxines 7.1 Réponse immunitaire et inflammation locale et causées par la prolifération bactérienne Il est important de savoir que les signes et symptômes d’une maladie infectieuse résultent souvent en grande partie de la réponse immunitaire dirigée contre le pathogène. Par conséquent, les signes et symptômes peuvent être moindres ou absents chez les immunosupprimmés. De plus, certaine souches virulentes causeraient plus de dommages en stimulant une réponse immunitaire exagérée (Ex : influenza H5N1). Voici des exemples de signes causé par la réponse immunitaire :  Fièvre  Œdème  Production de pus  Production expectorations 7.2 Les enzymes bactériennes extracellulaires Les bactéries pathogènes produisent généralement une ou plusieurs enzymes extracellulaires qui sont essentielles à leur pathogénicité. Ces enzymes ont divers effets, tels que de perforer les cellules de l’hôte ou de dissoudre la matière intercellulaire. En brisant l’intégrité tissulaire, ces enzymes induisent des dommages à l’hôte et aident à poursuivre le processus d’invasion. Voici des exemples d’enzymes extracellulaires produites par les bactéries pathogènes :  Cytolysines o Hémolysines  Détruisent les globules rouges o Leucocidines  Détruisent les globules blancs qui forment ainsi le pus  Enzymes dégradant la matière intercellulaire o Hyaluronidase o Collagénase  Coagulases o Transforment le fibrinogène en fibrine entraînant la formation de caillots sanguins 7.3 Les toxines bactériennes Certaines bactéries pathogènes produisent des toxines qui causent des troubles cellulaires et physiologiques chez l’hôte. Dans certaines maladies infectieuses, ces toxines sont responsables de la plupart des dommages causés à l’hôte. On distingue deux types de toxines bactériennes :  Les exotoxines o Toxines protéiques o Libérées dans le milieu durant la prolifération bactérienne pour agir localement ou à distance o Produite principalement par les bactéries à Gram positif  Les endotoxines o Lipopolysaccharides de la membrane externe des bactéries à Gram négatif o Libérées uniquement quand les bactéries meurent et que la paroi cellulaire éclate 7.3.1 Les exotoxines La plupart des exotoxines sont produites par des bactéries à Gram positif. Elles peuvent diffuser facilement dans le sang et ainsi agir à distance du site d’infection. Les exotoxines ont généralement une action très spécifique sur des cellules cibles. La spécificité d’action relève d’affinités étroites de chaque toxine pour un type particulier de récepteurs cellulaires. On peut regrouper les exotoxines en 4 grandes catégories :  Cytotoxines o Tuent les cellules hôtes ou altèrent leur fonctionnement  Neurotoxines o Perturbent la transmission des influx nerveux  Ex : Toxine tétanique ou botulinique  Entérotoxines o Affecte le tractus digestif  Ex : Toxine du choléra  Superantigènes o Induit une réponse immunitaire démesurée causant une dysfonction d’organes  Ex : toxine du choc toxique à S. aureus Dans certains cas, les affections causées par les bactéries produisant des exotoxines sont plus des empoisonnements que des infections proprement dites et les effets pathologiques sont dus essentiellement à l’action des toxines. Dans le cas du tétanos, l’agent étiologie prolifère au niveau d’une plaie contaminée et élabore une toxine qui diffuse dans l’organisme pour bloquer les activités neuromotrices. L’exemple du botulisme est encore plus frappant : les symptômes de la maladie sont provoqués par l’ingestion de toxine préformée dans les aliments contaminés par le Clostridium botulinum. Il n’y a pas de prolifération bactérienne chez l’humain comme tel. Les exotoxines figurent parmi les poisons les plus mortels que l’on connaisse. Seulement 1 mg de la toxine botulinique suffit à tuer 1 million de cobayes. Il suffirait de 100 g de cette toxine pour anéantir toute vie humaine à la surface de la terre. Heureusement, il n’y a que quelques espèces bactériennes qui produisent des exotoxines aussi puissantes. Comme toutes les protéines, les exotoxines peuvent être dénaturées par la chaleur, par une variation de pH ou par des agents chimiques comme le formol. Une fois dénaturées, elles deviennent des anatoxines qui ont perdu leur pouvoir toxique, mais conservent leur antigénicité. Les anatoxines sont utilisées pour la fabrication des vaccins contre la diphtérie et le tétanos. Ce tableau contient quelques exemples de maladies associées à la production d’exotoxine. Maladie Pathogène Mode d’action de la toxine Diphtérie Corynebacterium Bloque la synthèse protéique diphteriae Touche les cellules cardiaques et du système nerveux Trouble de conduction cardiaque et paralysie Botulisme Clostridium Bloque l’excrétion de l’acétylcholine à la jonction botulinum nerf-muscle. Paralysie flasque Gangrène gazeuse Clostridium Cytolysines causant la putréfaction des tissus perfringens Choléra Vibrio cholerae Inhibe absorption du sodium au niveau colique Diarrhée osmotique fulminante 7.3.2 Les endotoxines Les endotoxines se distinguent des exotoxines de plusieurs façons :  Lipopolysaccharides qui font partie de la membrane externe des bactéries à Gram négatif  Diffusent et exercent leur fonction uniquement lorsque la bactérie meure  Ont un mode d’action non spécifique o Provoquent une réponse très importante du système immunitaire qui induit une libération massive de cytokines engendrant :  Fièvre  Hypotension  Choc septique Différentes solutions pharmaceutiques peuvent être contaminées par des endotoxines, c’est pourquoi on les dose fréquemment dans les solutions critique (solutés, eau/salin pour préparations intraveineuses, dialysat, etc.) 7.4 L’infection bactérienne disséminée Lorsqu’une infection bactérienne atteint le sang on parle de bactériémie, et lorsqu’une infection disséminée se complique de chute de la tension artérielle, on parle de sepsis (ou septicémie). L’hypotension résulte généralement de la libération massive de cytokines qui augmentent la perméabilité des capillaires sanguins. La déperdition de liquide ainsi générée crée une situation d’hypovolémie. Lors d’un sepsis à bactéries à Gram négatif, la libération de cytokines est habituellement due aux endotoxines. Plusieurs complications peuvent accompagner le sepsis sévère :  Choc septique o Sepsis avec hypotension artérielle assez sévère pour nécessiter l’utilisation de vasopresseurs  Coagulation intra-vasculaire disséminée o Activation de la cascade de la coagulation sanguine qui entraîne la formation de petits caillots de sang.  Dysfonction d’organes multiples o Insuffisance rénale o Syndrome de détresse respiratoire aiguë (ARDS en anglais) o Insuffisance hépatique 8. Conclusions Nous vivons en relation de commensalisme avec une flore endogène bactérienne abondante. Celle-ci nous apporte certains bénéfices, mais peut également être la cause d’infections symptomatiques dans certaines situations. D’autres microorganismes ont des caractéristiques bien particulières qui leur permettent d’engendrer des maladies infectieuses. Toutefois, la survenue de l’infection symptomatique dépendra souvent des circonstances et des caractéristiques de l’hôte.  Références Mandell, G.L., Bennett, J. E., Dolin, R., Principles and practice of infectious diseases, sixth edition, 2005 Brock, T.D., Madigan, M.T. Host-parasite relationship. Biology of microorganisms, 5 e edition, Prentice Hall, 1988. Schaecher, M., Medoff, G., Schlessinger, D. Mechanisms of microbial disease. Normal microbial flora, Williams and Wilkins, 1989. Berche, P., Gaillard, J.L. Simonet, M. Bactériologie : bactéries des infections humaines. Les flores commensales de l’homme; Médecine-Sciences, Flammarion, 1988. Ferron, A. Bactériologie médicale. 12ème édition. Édition C et R, La Madeleine, 1984. Regnault, J.P. Microbiologie générale. Jean Décarie éditeur Inc. Décarie Vigot, Montréal, 1990. Champoux, J.J., Corey, L., Neidhardt, F.C., Plorde, J.J., Ray, C.G., Ryan, K.J. Medical Microbiology : An introduction to Infectious Diseases. Sherris, J.C. ed. 2ème édition. Elsevier, New-York, 1990. Tortora, G.J., Funke, B.R., Case, C.L. Introduction à la microbiologie. Les éditions du renouveau pédagogique Inc., 2003. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., Pfaller, M.A. Medical Microbiology. Elsevier Mosby. 2005.