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LA VIRULENCE
Définition
La virulence est la capacité d’un µorg à développer une maladie et est exprimée en
dose létale 50(DL50)
Etude de la virulence
DL50 est la dose permettant la mort de 50% des animaux du groupe testé. Un
pathogène est très virulent lorsqu’un faible nombre de bactéries(inoculum) est
nécessaire pour tuer 100% des animaux
Expérimentation:
L’infection expérimentale à Streptococcus pneumoniae et Salmonella
typhimurium chez la souris montre qu’il faut très peu de streptocoques pour
entraîner la mort des souris, alors qu’il faut 100 fois plus de salmonelles pour
obtenir la même DL50
Définition:
Virulence : capacité de la bactérie à déclencher une maladie infectieuse. Elle
est définie par la dose infectante (Notion quantitative). Pour un même pouvoir
pathogène, il peut y avoir des souches plus ou moins virulentes (ex : Shigella
dysenteriae est beaucoup plus virulente que Shigella flexneri, donnant une
maladie (dysenterie bacillaire) plus sévère pour des doses infectantes très
faibles).
Les
bactéries
pathogènes
peuvent
(pneumocoque
méningocoque,
Staphylococcus aureus, Haemophilus) ou non (Mycobacterium tuberculosis,
Salmonella typhi, Shigella, Vibrio cholerae) appartenir à la flore humaine
commensale.
Pour les bactéries « pathogènes » qui en réalité appartiennent à la flore
commensale de l’homme, il existe en fait une susceptibilité individuelle liée à
différents facteurs tels que l’age ou le patrimoine génétique.
Relations Hôte-Bactéries
• I- Généralités-Définitions
• II- Physiopathologie de infection
• III- Moyens de défense de hôte contre l’infection
bactérienne
• IV- Stratégies de la bactérie pour échapper aux
défenses de l’hôte: Facteurs de pathogénicité.
Définitions
Saprophytisme: Forme de nutrition permettant à un organisme d’utiliser
des matières organiques en décomposition
• Bactéries saprophytes: Bactéries de l’environnement. Leur présence
dans l’organisme humain est en général transitoire
• Commensalisme: Type d’association conduisant deux espèces
différentes d’organisme à vivre ensemble, sans que l’une nuise à l’autre,
et où parfois l’une des espèces se procure de la nourriture, une protection
ou d’autres avantages
• Bactéries commensales: Hôtes physiologiques du corps humain →
Flores commensales
• Parasitisme: Forme de vie d’un organisme aux dépens d’un autre être
vivant
• Pouvoir pathogène ou pathogénicité: Ensemble des
mécanismes conditionnant le type de maladie dépendant d’une
bactérie (Notion qualitative)
•
Virulence: Notion quantitative
• Bactéries pathogènes: Bactéries capables de provoquer une
maladie chez un sujet dont les mécanismes de défense sont
normaux
• Bactéries pathogènes opportunistes: certaines bactéries
peuvent devenir pathogènes lorsque les défenses de l’hôte sont
affaiblies
Différents modes de transmission de l’infection
La source de l’infection est liée au statut de bactérie pathogène ou opportuniste
et à l’écologie de la bactérie
• Notion de réservoir de bactéries (homme, animaux, sol): maladie
strictement humaine, anthropozoonose,..
• Transmission directe: contamination par contact avec réservoir (contact
direct avec individu ou animal infecté)
• Transmission indirecte: contamination par intermédiaire d’objet infecté,
aliment contaminé, eau,…Notion de survie de bactérie dans
environnement pendant un certain délai.
• Transmission horizontale (contamination interhumaine) ≠ verticale (in
utero).
Transmission par « contact »
Flore cutanée résidente ou transitoire présente sur
les mains des soignants colonise ou infecte les patients
􀂍 Staphylocoques « dorés »
􀂍 Staphylocoques « blancs »
Corynées
Entérocoques
Mais il n ’y a pas que les mains !
􀂍 La tenue vestimentaire des soignants
􀂍 Flore de l ’environnement
􀂍 Plaie ouverte en contact avec des surfaces contaminées
􀂍 Flore des autres patients déposée sur des surfaces
􀂍 L’entourage direct du patient peut-être en cause
⇒ Transmission croisée
Transmission « gouttelettes »
􀂁 Le sujet « source » émet des particules d’une taille supérieure à 5 microns
􀂁 Distance de sécurité ~ 2 mètres
􀂁 Le sujet source émet des particules porteuses de sa flore rhino-pharyngée
Exemples
􀂁 Streptocoques pyogènes
􀂍 Staphylocoques dorés
􀂍 Pneumocoques …
􀂍 Grippe
Transmission par « aérosols » Particules de taille inférieure à 5 μm
􀂁 Le sujet source émet de fines particules porteuses de sa flore
rhinopharyngée
􀂁 Du fait de leur faible poids, ces particules restent longtemps en
suspension dans l’air et peuvent se déplacer sur de longues
distances
􀂁 Les micro-organismes concernés par ce mode de transmission
doivent être résistants aux conditions environnementales
Exemples
􀂁 Bacille tuberculeux
􀂍 Virus varicelle-zona
L'hôte
L'hôte (l’homme) possède une série de mécanismes de défense dont les
principaux sont les barrières anatomiques (peau et muqueuse), l'immunité
naturelle (cellules sanguines, anticorps) et la flore normale.
La peau et les muqueuses sont les barrières anatomiques qui empêchent de
nouveaux germes d'entrer dans le milieu interne. Ces barrières peuvent être
altérées soit par des infections sous-jacentes (altération des propriétés
biochimiques, cellules épithéliales, disparition des cils vibratoires (muqueuse
bronchique), altération du péristaltisme digestif ou par des actes médicochirurgicaux (plaies opératoires).
Les défenses immunitaires peuvent être altérées par certaines maladies
(néoplasie, maladies congénitales, maladies immunologiques) ou par certains
médicaments [stéroïdes (cortisone), immunosuppresseurs].
Dans la flore normale il existe une compétition entre les différents germes
(nutriments, production de substances bactéricides par certains germes,
régulation du pH). Cette flore peut être altérée par l'administration de
médicaments comme les antibiotiques ou certains antacides.
Infection
Dans certains cas, l’équilibre entre les germes et l’hôte ne se crée
pas et le patient développe une infection.
Une infection implique la présence de micro-organismes dans
un site habituellement stérile ou non stérile et est toujours
accompagnée par une réponse inflammatoire de l’hôte.
Le risque d'infection va dépendre de plusieurs facteurs dont:
♦ des micro-organismes introduits
♦ du nombre de germes introduits
♦ de la virulence du germe
♦ des mécanismes de défense du patient
♦ de la présence de corps étrangers
Période d’incubation
La période se situant entre le moment de l’infection (moment où le
germe pénètre dans l’organisme) et le moment de l’apparition de signes
cliniques d’infection se nomme la période d’incubation. Elle est très
variable d’un germe à l’autre. Pour un même germe, cette période
d’incubation va également dépendre de facteurs liés à l’hôte (immunité).
Période de latence
C’est le laps de temps qui s’écoule entre le moment de l’infection et le
moment où l’agent infectieux devient transmissible à un autre individu.
Période de contagiosité
La période durant laquelle l’agent infectieux est transmissible d’une
personne à l’autre se nomme période de contagiosité
La présence d’une infection implique l’apparition de signes locaux
(signes inflammatoires tels que rougeur chaleur et douleur, ganglions) et
/ou des signes généraux (fièvre, frissons chute de la pression sanguine).
Il survient au niveau du sang des signes biochimiques d’infection avec :
⇒ une modification de la formule sanguine( augmentation des
leucocytes(=leucocytose) ou parfois diminution (=leucopénie), modification
de leur aspect (polynucléaires neutrophiles avec noyaux en forme de
bâtonnets (= déviation gauche) ;
⇒ une augmentation de la vitesse de sédimentation (VS). C’est un indicateur
non spécifique de l’inflammation (élévation en cas d’infection mais aussi de
tumeur, de maladies rhumatismales) et il correspond à la vitesse avec laquelle
les globules rouges sédimentent dans un tube(tombent au fond du tube) ;
⇒ une augmentation de la C-reactive protein (CRP). C’est une protéine
produite par le foie en cas d’inflammation et elle se modifie plus rapidement
que la VS en fonction de l’évolution clinique.
⇒ une bactériémie. C’est la présence de bactéries dans le sang (confirmée par
une culture) . Elle n’est pas présente lors de toute infection et peut être très
transitoire.
Tous les organes ou sites peuvent à un moment donné être
infectés et les infections les plus graves sont les infections qui
touchent plusieurs organes à la fois et qui sont associées à des
signes généraux d’infections tels que fièvre, augmentation de la
fréquence cardiaque, augmentation de la fréquence respiratoire,
hypotension et modification de la formule sanguine. Lorsque
plusieurs de ces signes sont présents le patient présente un sepsis
ou encore plus grave un choc septique.
Classification des interactions
• Transit: absence d’implantation de la bactérie sur l’hôte pour des
raisons d’exigence nutritionnelle ou physiologiques (ex : température de
croissance)
• Colonisation : implantation de la bactérie sur le revêtement
cutanéo-muqueux sans provoquer de dommage pour l’hôte. Type
d’interaction des bactéries des flores commensales.
Remarque : Portage (porteurs sains) : colonisation par bactéries
pathogènes retrouvées plus ou moins transitoirement au niveau des
flores commensales.
• Maladie infectieuse : conflit hôte-bactérie aboutissant à des lésions
chez l’hôte infecté (Maladie). L’expression clinique de la maladie est le
résultat complexe des multiples interactions entre la bactérie et les
défenses de l’hôte. Transmission d’un individu à l’autre (Infection).
Différentes voies de contamination
Porte d’entrée: contamination possible par
• Voie digestive: ingestion d’eau ou aliments contaminés
(Choléra, typhoïde).
• Voie respiratoire: inhalation d’aérosols contaminés
(Legionellose, Coqueluche).
• Voie cutanée: inoculation par contact (plaie souillée)
(Tetanos, Surinfections de plaie)
• Voie transcutanée: piqûre d’insecte vecteur de bactéries
(Yersinia pestis, maladie de Lyme)
•Voie sexuelle: Maladies sexuellement transmissibles
(Syphilis,urétrite gonococcique,Chlamydia trachomatis)
Eléments de physiopathologie
1ère étape: Colonisation du revêtement cutanéo-muqueux
La 1ère étape du processus infectieux correspond à l’implantation des bactéries
sur le revêtement cutanéo- muqueux : c’est l’étape de colonisation. Elle est
dépendante d’un mécanisme essentiel du pouvoir pathogène des bactéries,
l’adhésion bactérienne .
2ème étape: Invasion
L’adhésion est suivie dans la plupart des cas par une 2ème étape d’invasion
(bactéries invasives): franchissement de la barrière cutanéo-muqueuse
associée au développement d’une inflammation non spécifique au niveau de la
porte d’entrée (secondaire à la multiplication bactérienne à ce niveau). Cette
infection est localisée (ex : pneumonie, infection urinaire, infection sur
cathéter,..)
+/- 3ème étape: Dissémination de bactéries à partir de la porte d’entrée
par voie sanguine (bactériémie) ou lymphatique, aboutissant parfois à des
localisations secondaires au niveau de différents organes, appelées métastases
septiques (ex : endocardite, abcès profond, ostéite, méningite,..).
Parmi ces bactéries invasives, il existe des bactéries à multiplication
extracellulaire et des bactéries à multiplication intracellulaire. Le pouvoir
pathogène des bactéries repose schématiquement d’une part sur des facteurs de
pathogénicité permettant la multiplication bactérienne, d’autre part sur la
sécrétion de toxines bactériennes qui vont pouvoir agir à distance
Facteurs de virulence et toxines
Les µorg pathogènes produisent des facteurs de virulence et /ou des toxines qui
permettent le développement de leur pathogénicité.
Sont des protéines sécrétées par les pathogènes, sont le plus souvent des enzymes
qui facilitent la colonisation et la croissance des pathogènes chez l’hôte.
L’hyaluronidase
produite
par
les
Streptocoques,les Staphylocoques et certains
Clostridium,permet la diffusion de la bactérie
dans le tissu en clivant l’acide hyaluronique
constitutif
du
ciment
intercellulaire
polysaccharidique
Les Streptocoques et les Staphylocoques
produisent aussi des protéases, nucléases,
lipases qui dégradent les protéines ,acides
nucléiques et les lipides.
Les Clostridium à l’origine de la
gangrène gazeuse produisent une
collagénase (toxine κ),qui permet
la dégradation du collagène dans
la matrice extracellulaire et la
diffusion de la bactérie
Fibrine,caillot et virulence
Un caillot de fibrine se forme très souvent sur le site d’invasion
du µorg chez l’hôte. Le tissu constitue ce caillot en réaction à
l’infection, pour isoler le pathogène.
Streptococcus pyogenes produit une streptokinase qui agit en
dégradant le caillot(activité de fibrinolyse).
A l’opposé, Staphylococcus aureus produit une coagulase qui
favorise la formation du caillot(fibrinogène) afin de protéger la
bactérie des défenses de l’hôte ; dans ce cas, l’infection (furoncle,
panaris, etc.)reste localisée.
 Ces staphylocoques à coagulase positive (S.aureus ou
staphylocoques dorés) sont donc beaucoup plus virulents que ceux à
coagulase négative(staphylocoques blancs)
Exotoxines
Les exotoxines sont des protéines toxiques sécrétées par des µorg lors de leur
croissance. Ces toxines diffusent, circulent et provoquent des lésions tissulaires
à distance de l’infection. Elles se répartissent en trois catégories:
 Toxines cytolytiques: enzymes provoquant la lyse cellulaire.

Toxines A-B: sont deux S/U A et B unies par liaison covalente;la S/U B se lie au
récepteur cellulaire et permet le passage de la S/U A dans la cellule pour y exercer
son action néfaste.

Toxines superantigéniques: qui stimulent un grand nombre de cellules de la
réponse immunitaire de l’hôte,créant une réaction inflammatoire étendue
I -Toxines Cytolytiques
Ces toxines présentent une activité cytolytique facilement détectée par lyse des
hématies (érythrocytes) dans une gélose au sang, au contact des colonies des
bactéries sécrétant ces toxines(zone d’hémolyse).
Elles sont aussi capables de lyser d’autres cellules. Certaines hémolysines
dégradent les phospholipides des membranes cellulaires et sont appelées
phospholipases ou lécithinases (leur substrat est la lécithine phospholipide
(phosphatidylcholine).
Clostridium perfringens produit une lécithinase (toxineα) qui dissout les lipides
membranaires conduisant à la lyse cellulaire. Ces phospholipases peuvent aussi
dégrader certaines bactéries; en effet ,les membranes bactériennes contiennent aussi
des phopholipides.
Les Streptocoques produisent des hémolysines (streptolysines O) qui dégradent les
stérols membranaires des cellules de l’hôte. Les leucocidines lysent les leucocytes et
réduisent la résistance de l’hôte.
La toxine diphtérique
Corynebacterium diphteriae
2 bactéries Gram+
anaérobies
Clostridium tetani
Clostridium botulinum
Habituellement présentes dans le sol
et occasionnellement chez l’homme
Le botulisme ne s’exprime pas chez
l’hôte par une invasion de Clostridium
botulinum, mais plus souvent , par
l’absorption de toxines produites lors
de la croissance de cette bactérie dans
les aliments. La mort survient après
une détresse respiratoire sérieuse,
causée par une paralysie musculaire
flasque.
Le tétanos s’exprime après le
développement de Clostridium
tetani sur une lésion profonde
cutanée et la libération de
toxines au niveau des cellules
neuronales, conduisant à la mort
II- Enterotoxines
Sont des exotoxines dont l’activité s’exerce dans l’intestin grêle, produisant en
général une sécrétion de liquide massive dans la lumière intestinale et se
traduisant par des vomissements et des diarrhées.
Elles sont produites par des:

Bactéries d’origine alimentaire Staphylococcus aureus,
Clostridium perfringens,
Bacillus cereus

ou des pathogènes intestinaux
Vibrio cholerae,
Escherichia coli,
Salmonella enteritidis.
LA TOXINE CHOLÉRIQUE
L’entérotoxine la mieux connue est celle produite par Vibrio cholerae, constituée d’une s/u
A et de cinq s/u B. Ces dernières se fixent spécifiquement au ganglioside GM1,un
complexe glycolipidique localisé dans la membrane des cellules épithéliales intestinales

L’activité toxique est mediée
par la s/u A ,après fixation
spécifique des s/u B, la s/u A
stimule
l’adényl cyclase,
présente dans un grand nombre
de cellules et tissus, mais plus
spécialement
ceux
des
muqueuses de l’intestin grêle,
l’adenyl cyclase provoque une
inversion du flux sodique qui
s’accompagne d’une fuite
hydrique vers la lumière
intestinale, provoquant des
diarrhées
importantes
en
phase aigue de la maladie.

Le décès est du à la déshydratation qui
s’ensuit. Le traitement symptomatique
passe par une réhydratation par
perfusion de solutions hypertoniques.
L’expression de cette toxine, codée par
les gènes ctx A et ctx B de Vibrio
cholerae, est sous le contrôle d’une
protéine de régulation, présente dans
la membrane bactérienne codée par le
gène tox R. Cette protéine favorise
l’expression des protéines de la
membrane externe et la production
des pili, indispensable à l’adhésion et
la colonisation de la bactérie sur
l’épithélium intestinal.
Les autres entérotoxines
Les souches pathogènes entérotoxiques d’autres entérotobactéries
,Escherichia et Salomonella, produisent des entérotoxines de
structure et de fonction semblables à celle de vibrio cholerae. Elles
sont aussi produites dans
les intestins lors de la croissance
bactérienne. Par contre, les entérotoxines d’origine alimentaire ont
des
modes
d’action
différents,cytotoxique
pour
Clostridium
perfringens et super-antigénique pour Staphylococcus aureus. Les
toxines d’origine alimentaire peuvent aussi etre acquises après
ingestion des aliments, dans lesquels se développe la bactérie
toxinogène, et ne nécessitent pas obligatoirement une croissance
bactérienne dans les intestins
Endotoxines
Ce sont des lipopolysaccharides(LPS) produits par de nombreuses bactéries Gram
négatif( Escherichia,Shigella,Salmonella,etc.) au niveau de leur paroi. Elles sont
libérées en grande quantité lors de la lyse bactérienne seulement, alors que les exotoxines
sont sécrétées par des bactéries vivantes
Structure et fonction des endotoxines
LPS sont const de 3 s/u (lipides A, polysaccharide central et polysaccharide O) reliées
par des liaisons covalentes.
Le lipide A est porteur de la fraction active, alors que la région lipopolysaccharidique
permet l’hydrosolubilité et l’immunogénicité, l’ensemble indispensable à l’effet toxique.
Ces endotoxines sont composées de composants structurels de bactéries,pouvant provoquer
un état inflammatoire du corps entier, septicémie, conduisant à une pression artérielle basse,
syndrome de dysfonction d'organe multiples et la mort.
Elles sont aussi à l’origine de diarrhées, d’une lymphocytopénie, d’une leucopénie, d’une
thrombopénie, d’une libération de cytokines et de facteurs d’inflammation. De fortes doses
d’endotoxines peuvent provoquer le décès par choc hémorragique et nécrose tissulaire.
Cependant leur toxicité est bcp moins importante que celle des exotoxines: la dose létale
DL50 d’une endotoxine chez la souris est environ dix millions de fois plus faible que celle
de la toxine botulinique(200 à 400 µg par souris contre 25 µg).