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Les bacilles a gram positif sporules

Chapitre 8 - Les bacilles a gram positif sporules



Les bacilles a gram positif sporules


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    Chapitre 8 - Les bacilles a gram positif sporules

    8.1 - Bacilles aerobies sporules

    Les bactéries du genre Bacillus sont des grands bacilles à Gram positif, groupés en chaînettes. La plupart sont des saprophytes du sol, de l'eau, de l'air et des plantes, comme Bacillus cereus et Bacillus subtilis. Certains sont pathogènes pour les insectes. Bacillus cereus peut se multiplier dans les aliments et y produire une entérotoxine qui provoque des diarrhées par un mécanisme similaire à celui de l'entérotoxine d'E.coli. Mais ces bactéries ne produisent que rarement une infection chez l'homme. Bacillus anthracis (Bactéridie charbonneuse de PASTEUR) est le seul pathogène du genre Bacillus.
    8.1.1 Bacillus anthracis
    8.1.1.1 Pouvoir pathogène naturel de B.anthracis
    Le charbon est surtout une maladie des moutons, des bovidés, et des chevaux.
    L'homme n'est que rarement atteint. L'infection est habituellement consécutive à la pénétration de spores par des blessures de la peau et des muqueuses, plus rarement par inhalation. Chez l'animal, la porte d'entrée est la bouche et le tube digestif. La pénétration des spores est facilitée par l'absorption de végétaux épineux ou irritants.
    Chez l'homme, la pénétration cutanée est facilitée par les égratignures.
    Les spores germent au point d'inoculation. La multiplication des bacilles entraîne ensuite une inflammation locale avec oedème. Par voie lymphatique, les bacilles gagnent la grande circulation. Leur multiplication dans le sang et les tissus entraîne rapidement la mort de l'animal.
    Chez l'homme, la multiplication du bacille du charbon au niveau de la porte d'entrée cutanée conduit à la formation de la pustule maligne : une papule apparaît en 12 à 36 h, puis une vésicule, ensuite une pustule et finalement une ulcération nécrotique noirâtre à partir de laquelle l'infection peut essaimer et entraîner une septicémie.
    L'inhalation de spores provenant de poussières de laine, peaux et poils entraîne une pneumonie d'évolution rapidement fatale.
    8.1.1.2 Bactériologie

    1. Morphologie
      Bacillus anthracis est un gros bacille à Gram positif de 1 × 3 à 4 µ , à extrêmités carrées, groupé en longues chaînettes. Il est immobile et entouré d'une capsule. Sa spore est centrale et non déformante (figure 1).
    2. Culture
      Facile sur les milieux usuels. Sur gélose au sang, les colonies sont aplaties, à bords irréguliers, à surface rugueuse, et habituellement non hémolytiques.
    3. L'étude de la fermentation des sucres n'est pas utile. En revanche, l'étude de l'activité protéolytique est importante : B.anthracis liquéfie la gélatine.
    4. Structure antigénique
      La capsule de B.anthracis est un polypeptide composé d'acide D-glutamique. C'est un haptène. La paroi contient une protéine et un polysaccharide, tous deux antigéniques.
      La toxine charbonneuse, de nature protéique, induit la formation d'anticorps neutralisants qui jouent un rôle important dans l'immunité anticharbonneuse.
    5. Pouvoir pathogène expérimental
      L'injection sous-cutanée d'une culture de B.anthracis entraine la formation d'un oedème local typique et tue la souris et le cobaye en deux à trois jours.

    8.1.1.3 Diagnostic
    Il est fait dans un contexte de contact avec un animal malade ou mort, ou professionnel (cf. section 8.1.1.4).

    1. Prélèvements
      Sérosité ou pus de la lésion locale, mais aussi sang et éventuellement crachats si signes d'infection pulmonaire. Les prélèvements post mortem sont possibles car B.anthracis provoque une hypocoagulabilité du sang.
    2. Examen microscopique
      Il montre des gros bacilles immobiles, à Gram positif, à extrêmités carrées, très évocateurs.
    3. Culture sur gélose au sang et inoculation à l'animal
      Elles permettent d'affirmer le diagnostic.

    8.1.1.4 Traitement

    1. Curatif
      De nombreux antibiotiques, notamment la pénicilline et les cyclines, sont actifs sur B.anthracis mais le traitement doit être commencé précocement. Le pronostic des pneumonies par inhalation de spores reste très mauvais.
    2. Préventif
      Les carcasses d'animaux morts du charbon contaminent le sol. Les spores peuvent rester viables pendant des décennies. Les animaux qui pâturent dans les zones infestées de spores, dits « champs maudits », s'infectent et perpétuent la chaîne d'infection. Le contact avec les animaux infectés, leurs peaux, leurs poils et leurs soies est la source d'infection pour l'homme. Le charbon est une maladie professionnelle chez les travailleurs de la fourrure, de la laine, des peaux et des cuirs. C'est pourquoi il faut (1) brûler les carcasses d'animaux ou les enterrer profondément dans la chaux vive, (2) décontaminer par l'autoclave les produits contaminés, (3) manipuler les produits animaux potentiellement infectés avec des gants et des blouses de protection, (4) vacciner éventuellement les animaux et les personnes exposées.
      La vaccination contre le charbon a été mise au point par Louis PASTEUR en 1881 : des cultures de B.anthracis en bouillon placées à l'étuve entre 42 et 52°C perdent progressivement leur virulence. Lorsqu'on les injecte à l'animal, elles peuvent immuniser l'animal. Malheureusement, l'efficacité de la vaccination est variable et souvent la protection n'est ni complète ni de longue durée, malgré la fameuse démonstration de Pasteur à Pouilly-le-Fort en 1881 qui a assuré la réputation de Pasteur !


    .2 - Bacilles anaérobies sporules
    Les bacilles anaérobies sporulés appartiennent tous au genre Clostriduim. La plupart d'entre eux décomposent les protéines ou produisent des toxines , et certaines font les deux. Leur habitat naturel est le sol ou le tube digestif des animaux et de l'homme. La plupart des espèces sont des saprophytes. Parmi les pathogènes, les principaux sont les clostridia botulisme, du tétanos et de la gangrène gazeuse.
    8.2.1 Caractères généraux des bactéries du genre clostridium

    Toutes les bactéries du genre Clostridium sont de gros bacilles à Gram positif qui peuvent donner des spores plus larges que le diamètre des bacilles. La plupart des espèces sont mobiles et possèdent des flagelles péritriches.
    Les bactéries du genre Clostridium ne poussent qu'en anaérobiose, soit sur boîtes de Petri placées dans des enceintes anaérobies (jarres anaérobies), soit dans des bouillons contenant des agents réducteurs. Dans ce dernier cas, la culture ne se fait qu'en profondeur.
    Sur gélose au sang, placée en anaérobiose, certaines espèces donnent de grandes, d'autres de petites colonies. La plupart des colonies sont hémolytiques.
    La caractéristique principale des bacilles anaérobies est non seulement leur incapacité à utiliser l'oxygène comme accepteur final d'hydrogène mais encore leur incapacité à se multiplier en présence d'oxygène. Plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer ce phénomène : les bacilles anaérobies n'ayant pas de catalase, le peroxyde d'hydrogène, qui est toxique, s'accumule dans leur cytoplasme en présence d'oxygène ; ou encore, n'ayant pas de superoxyde dismutase, le superoxyde s'accumule et devient toxique. On a suggéré aussi que les réactions métaboliques ne pouvaient avoir lieu qu'à un potentiel d'oxydo-réduction négatif.
    8.2.2 Clostridium botulinum

    Clostridium botulinum est l'agent du botulisme.
    8.2.2.1 Habitat

    Clostridium botulinum est une bactérie tellurique que l'on peut trouver occasionnellement dans l'intestin des animaux. Ses spores peuvent contaminer les légumes, les fruits et d'autres produits. Actuellement, le principal danger réside dans les conserves familiales, notamment deharicots verts, petits pois, les poissons fumés, les poissons frais gardés sous vide et le jambon cru. Entre 1971 et 1978 (J.O.), 567 cas de botulisme ont été déclarés en France dont 15 mortels. On considère qu'il y a en moyenne 20 à 50 cas déclarés par an.
    8.2.2.2 Pouvoir pathogène naturel

    C.botulinum ne provoque pas habituellement d'infection chez l'homme bien qu'il ait été exceptionnement impliqué dans l'infection de plaies et apparition ultérieure de botulisme. Le botulisme est une intoxication qui résulte de l'ingestion d'aliments contaminés par des spores de C.botulinum qui ont germé et ont produit de la toxine.
    L'ingestion des aliments entraîne l'ingestion d'une quantité plus ou moins importante de toxine. L'incubation de la maladie est courte, 18 à 96 heures, et d'autant plus courte que la quantité de toxine absorbée est plus importante.
    Les signes cliniques sont essentiellement neurologiques : ce sont des paralysies flasques bilatérales et symétriques :

    • de l'accomodation (constantes) et des muscles extrinsèques de l'oeil,
    • des muscles bucco-pharyngés, entraînant une dysphagie, une paralysie de la déglutition et des difficultés d'élocution.

    Les troubles digestifs - nausées, vomissements, constipation - sont fréquents mais pas au premier plan.
    Selon la quantité de toxine ingérée, il y a des formes frustres et des formes mortelles.
    Dans ces dernières, les signes de paralysie bulbaire sont progressifs, le malade restant parfaitement conscient, et la mort survient par paralysie respiratoire et arrêt cardiaque.
    Dans les formes non mortelles, l'évolution dure en général 4 semaines, la régression des signes paralytiques se faisant dans l'ordre inverse de leur apparition et ne laissant pas de séquelles. Les malades qui guérissent n'ont pas d'anticorps sériques anti-toxine botulinique (maladie non immunisante).
    8.2.2.3 Caractères bactériologiques

    • Bacille mobile, jamais isolé chez l'homme (il s'agit d'une intoxication), parfois dans l'aliment. Il est très protéolytique et très glucidolytique.
    • La spore a une thermo-résistance élevée. Elle résiste 3 à 5 heures au chauffage à 100°C et il faut chauffer au moins 15 minutes à 120°C pour la détruire (ce qui est fondamental dans l'industrie des conserves alimentaires).

    8.2.2.4 La toxine botulinique

    • Il y a 6 variétés antigéniquement distinctes de toxines : A, B, C, D, E et F. Les variétés A, B et E sont les plus couramment associées à la maladie humaine. On devrait dire les toxines botuliniques et non pas la toxine botulinique.
    • Les toxines botuliniques sont parmi les substances les plus toxiques connues : 1 mg contient plus de 20 millions de doses minima mortelles (D.M.M.) pour la souris. Ce sont des neurotoxines qui agissent en inhibant la synthèse ou la libération d'acétyl-choline au niveau des synapses et des plaques neuro-musculaires, d'où la paralysie flasque.
    • Les toxines botuliniques sont de nature protéique. Elles sont antigéniques, peuvent être transformées en anatoxines et être neutralisées par des immunsérums (anti-toxines). Elles sont détruites par un chauffage de 10 minutes à 100°C.
    • La toxine botulinique est synthétisée par la bactérie au cours de sa croissance sous forme inactive. Lors de la mort bactérienne, elle subit une protéolyse qui la met sous forme active.

    8.2.2.5 Diagnostic

    Le diagnostic clinique repose sur les troubles paralytiques (vision) et la notion de contamination (parfois collective) après consommation d'un même aliment.
    Le diagnostic biologique repose sur la recherche de la toxine dans l'aliment incriminé (méthode des souris protégées avec des immuno-sérums spécifiques) et dans le sérum des malades. Cette recherche se fait dans des laboratoires spécialisés.


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    8.2.2.6 Traitement

    Curatif
    Puis que la variété de toxine botulinique responsable n'est habituellement pas connue, du sérum bivalent (A + B) ou trivalent (A + B + E) est administré par voie intraveineuse. Le traitement est complétée par l'administration sous-cutanée d'anatoxine botulinique. Du chlorhydrate de guanidine (anti-cholinestérasique) est souvent utilisé comme adjuvant au traitement. Une assistance respiratoire artificielle peut être nécessaire dans les cas graves.
    Préventif
    Il repose surtout sur les mesures légales concernant la préparation industrielle des conserves alimentaires et l'abattage des animaux ainsi que sur les précautions à prendre pour la préparation familiale des conserves. Toutes les conserves suspectes doivent être jetées sinon chauffées à 100°C pendant au moins 10 minutes avant d'être consommées.

    8.2.3 Clostridium tétani
    Clostridium tetani est l'agent du tétanos.
    8.2.3.1 Habitat
    Clostridium tetani, découvert en 1885 par NICOLAIER, se retrouve partout dans le sol où il survit sous sa forme sporulée. Commensal du tube digestif de plusieurs espèces animales (cheval, bovins, ovins), il est éliminé par les selles et sporule sur le sol. Il est particulièrement abondant dans les zones de pacage des animaux et à l'emplacement des anciennes écuries.
    8.2.3.2 Pouvoir pathogène naturel
    Clostridium tetani n'est pas un germe invasif. L'infection reste strictement limitée dans les tissus dévitalisés (blessure, brûlure, cordon ombilical ligaturé, suture chirurgicale) où les spores ont été introduites. Le volume de tissu infecté est petit, et la maladie est presque uniquement une toxémie. La germination de la spore et la multiplication des formes végétatives qui vont produire la toxine tétanique nécessitent :

    • des tissus nécrosés, c'est-à-dire l'anaérobiose,
    • présence d'un corps étranger,
    • la présence de bactéries pyogènes qui doivent vraisemblablement aider à maintenir un potentiel d'oxydoréduction bas.

    L'incubation dure de 4-5 jours à plusieurs semaines. La toxine formée pénètre dans l'axone et gagne le système nerveux central par voie rétrograde en suivant le tissu périneural ou bien par voie lymphatique ou sanguine. Elle se fixe sur les gangliosides de la moelle épinière et du cerveau, où elle empêche la libération d'un inhibiteur des synapses des neurones moteurs. Il en résulte des réactions exagérées et des spasmes violents des muscles en réponse à toute stimulation.
    La maladie clinique commence souvent par des spasmes musculaires de la zone blessée et par des contractures douloureuses des masseters (trismus) de sorte que le sujet ne peut plus ouvrir la bouche. Progressivement, les autres muscles de la musculature volontaire sont atteints. Des contractures douloureuses plus ou moins généralisées peuvent se produire. Le malade reste conscient, sa température est élevée. La mort survient souvent par asphyxie aiguë au cours d'un spasme laryngé.
    8.2.3.3 Caractères bactériologiques
    Bacille mobile à Gram positif. La spore est terminale, déformante et donne au bacille un aspect en clou ou en baguette de tambour (figure 2).
    8.2.3.4 La toxine tétanique
    Bien qu'il existe plusieurs variétés de Clostridium tetani, toutes produisent la même toxine. Celle-ci est produite par le germe durant sa croissance mais est aussi libérée par l'autolyse du corps bactérien.
    La toxine est une protéine, antigénique, qui contient deux facteurs : (1) la tétanolysine responsable de l'hémolyse, de la nécrose et qui est cardiotoxique, (2) la tétanospasmine (composée du fragment alpha qui est toxique et du fragment beta qui est antigénique) qui est le facteur essentiel de la toxicité neurologique. Comme la toxine diphtérique, la toxine tétanique peut être transformée en anatoxine par l'action combinée du formol et de la chaleur (Ramon).
    8.2.3.5 Diagnostic
    Le diagnostic clinique repose sur la constatation des contractures et la notion de blessure antérieure. On peut éventuellement rechercher Clostridium tetani dans les tissus contaminés mais cette recherche n'a aucun intérêt diagnostique ou thérapeutique.
    8.2.3.6 Traitement
    Préventif
    Le traitement curatif du tétanos étant très difficile, le plus important est la prévention du tétanos. Celle-ci repose sur 4 moyens :

    • Immunisation active des sujets par la vaccination avec l'anatoxine tétanique (souvent couplée avec la vaccination diphtérique et anticoquelucheuse chez les enfants). La vaccination comporte 3 injections sous-cutanées à 1 mois d'intervalle avec rappel 1an plus tard. Des injections de rappel doivent être faites tous les 5 à 10 ans.
    • Nettoyage minutieux des plaies souillées de terre. Le débridement chirurgical permet seul d'enlever les tissus nécrosés.
    • Emploi préventif du sérum antitétanique ou antitoxine (gammaglobulines humaines ou tetaglobulines qui doit s'accompagner d'une injection de rappel d'anatoxine tétanique. C'est la séro-anatoxine prévention.
    • Administration de pénicilline.

    Curatif
    Le traitement du tétanos repose sur des mesures spécifiques et non spécifiques. Les mesures spécifiques comprennent l'administration de sérum antitétanique, d'anatoxine, et de pénicilline. Malheureusement, le sérum antitétanique ne neutralise que la toxine non encore fixée. Son efficacité thérapeutique est par conséquent mise en doute sauf dans le tétanos néonatal. De toute façon, si du sérum antitétanique est injecté, on s'efforcera d'utiliser du sérum humain et non du sérum animal (risque de réaction d'hypersensibilité). L'intérêt d'injecter de l'anatoxine tétanique est de provoquer une immunisation active. Quant à la pénicilline, elle inhibe la multiplication de C.tetani et arrête par conséquent toute nouvelle production de toxine.
    Les mesures non spécifiques comprennent l'administration de myorelaxants et de sédatifs ainsi que la respiration assistée.
    Malgré la vaccination obligatoire, près de 100 cas de tétanos sont recensés chaque année en France avec une mortalité encore élevée. Ces cas ne devraient pas se produire si la vaccination était correctement faite et les rappels de vaccination régulièrement effectués.
    8.2.4 Clostridia de la gangrène gazeuse
    La gangrène gazeuse est une infection grave consécutive à l'introduction dans une plaie de terre ou de matières fécales souillées de spores de Clostridium. Le principal Clostridium qui provoque la gangrène gazeuse est C.perfringens.
    8.2.4.1 Habitat de Clostridium perfringens
    C.perfringens est présent dans le sol, dans le tube digestif de l'homme et des animaux. On le trouve dans les voies génitales féminines dans 5 % des cas.
    8.2.4.2 Pouvoir pathogène naturel de C.perfringens
    A partir d'une plaie contaminée (par exemple fracture ouverte ou plaie utérine), l'infection s'étend en 1 à 3 jours. Elle réalise :

    • la gangrène gazeuse qui se manifeste comme un phlegmon gazeux avec crépitation et nécrose progressive, fièvre, hémolyse, syndrome toxique, choc, puis la mort survient rapidement. Avant l'apparition des antibiotiques, l'amputation était le seul traitement possible ;
    • des appendicites, des entérites gangréneuses ;
    • des syndromes septicémiques d'origine puerpérale avec ictère hémolytique et anurie.
      Par ailleurs, certaines souches de C.perfringens provoquent des intoxications alimentaires avec diarrhée profuse qui durent de 1 à 3 jours, par un mécanisme similaire à celui de l'entérotoxine de E.coli.

    8.2.4.3 Caractères bactériologiques de C.perfringens
    C.perfringens se distingue des autres Clostridia par son immobilité et l'existence d'une capsule.
    En culture, il est fortement hémolytique et produit une quantité importante de gaz par fermentation (gangrène gazeuse !).
    Il secrète une exotoxine protéique qui est une phospholipase (lécithinase) qui désorganise les membranes cellulaires, en particulier musculaires. Cette toxine est aussi une hémolysine. Elle est antigénique.
    C.perfringens secrète également une désoxyribonucléase (DNase), une hyaluronidase et une collagénase dont l'action favorise l'extension de l'infection à C.perfringens.
    Enfin, certaines souches, responsables d'intoxication alimentaire, secrètent une entérotoxine, thermolabile, voisine de l'entérotoxine d'E.coli.
    8.2.4.4 Diagnostic
    Prélèvements de tissu, de pus et de sérosités au niveau de la plaie. Hémocultures au cours des syndromes septicémiques.
    Examen microscopique : la présence de grands bacilles à Gram positif, éventuellement sporulés, est très évocatrice.
    Culture sur gélose au sang placée en atmosphère anaérobie et sur bouillon anaérobie. L'hémolyse, la production importante de gaz et l'inhibition de l'effet de la lécithinase (observés lors de culture sur gélose au jaune d'oeuf) par le sérum spécifique rendent le diagnostic bactériologique aisé.
    8.2.4.5 Traitement
    Le débridement des plaies souillées, l'excision des tissus dévitalisés et l'administration de pénicilline sont les moyens thérapeutiques spécifiques des infections à C.perfringens et aux autres Clostridia des gangrènes gazeuses. Tous les moyens modernes de réanimation (oxygénothérapie hyperbare) peuvent être nécessaires pour compléter le traitement spécifique.
    8.2.5 Les colites pseudomembraneuses provoquées par les clostridia
    Après l'administration prolongée de certains antibiotiques (beta-lactamines, lincosamines), certains sujets font des colites pseudomembraneuses. Celles-ci sont consécutives à la sélection par les antibiotiques de Clostridium difficile qui est naturellement résistant aux antibiotiques et qui, en proliférant dans le colon, produit une toxine nécrosante. L'évolution peut être mortelle si on n'arrête pas immédiatement l'antibiothérapie et si on n'administre pas, par voie orale, un antibiotique actif sur C.difficile : soit le métronidazole, soit la vancomycine (0,5 g toutes les 6 heures). Le diagnostic étiologique est apporté par la recherche de la toxine de C.difficile dans les selles. Certaines souches ne produisant pas de toxine, la mise en évidence de C.difficile dans les selles par culture n'est pas suffisante pour faire le diagnostic.

 

 

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