La revue des principes de microbiologie Formation APES Jean Longtin, MD PharmD FRCPC Microbiologiste-infectiologue BACTÉRIOLOGIE Plan de cours Structure bactérienne Nucléoïde Classification microbiologie Bactéries Structure, morphologie Phases de croissance bactérienne Flores Aspects de laboratoire Mycètes Classification Parois Virus Structure Flagelle Paroi Membrane Externe (Gram neg) Capsule Pilus Plasmide 2 Membrane cytoplasmique Granules Ribosome 1 Capsule bactérienne Paroi bactérienne Certaines bactéries sont pourvues d’une capsule qui recouvre la paroi de la cellule. Celle-ci apporte certains avantages, mais n’est pas essentielle à leur survie. Nature glucidique Rôles Mécanisme de protection de certaines bactéries Empêche formation complexes de compléments Empêche la phagocytose en rendant la bactérie non immunogène La paroi est une enveloppe rigide qui protège la bactérie et maintient sa forme. Capsule bactérienne Gram Exemples de bactéries encapsulées Neisseria meningitidis Streptococcus pneumoniae Haemophilis influenzae Capnocytophaga canimorsus Coloration du nom du scientifique danois Hans Christian Gram qui la mise au point en 1884 Permet de mettre en évidence les propriétés de la paroi bactérienne. Principal constituant = peptidoglycane (murein) Polymère de dissaccharides n-acetylglucosamine et acide ncetylmuramic 2 Gram Ceci permet une classification dichotomique : les bactéries qui retiennent la coloration de Gram (Gram positif) de ceux qui ne la gardent pas (Gram négatif). En couplant le Gram à la morphologie (cocci ou bacille) on obtient 4 grandes classes de bactéries qui forment la base de la classification bactérienne. Gram positif et négatif 3 Gram positif Cocci gram positif en amas Membrane externe La membrane externe est présente uniquement chez les bactéries Gram négatif. Elle est composée d’une double couche de phospholipides en internes et de LPS en externe. Des porines permettent à la bactérie de réguler les échanges avec son milieu. espace périplasmique Cocci gram positif en chainettes Gram positif lancéolés encapsulé Bacille Gram positif corynéforme Diplocoques Gram négatif Bacille Gram négatif Gram négatif Bacille Gram négatif fusiforme Bacille Gram négatif incurvé 4 Gram négatif Spirochète Bacille Gram négatif avec flagelles péritriches Bacille Gram négatif avec flagelles lophotriches Bacille Gram négatif avec flagelle monotriche 19 Ribosome Conditions de croissance Complexe de protéine et d’ARN responsable de synthétiser les protéines en décodant l’information de l’ARN messager. Total = 70S Le ribosome est constitué de 2 sous-unités Grande sous-unité 50S (23S + 5S + protéines) Petite sous-unité 30S (16S + protéines) 5 Conditions de croissance Conditions de croissance 1 Aérobes obligatoires Nécessite de l’oxygène pour la croissance. Ex. Pseudomonas aeruginosa 3 Anaérobes facultatifs Peuvent utiliser la respiration aérobie ou la fermentation. Ex E.coli, Staphylocoques Conditions de croissance Conditions de croissance 2 Anaérobes obligatoires Organisme qui ne croit pas en présence d’oxygène. Ex. Bacteroides Plus précisément on peut aussi définir des anaérobes stricts, qui ne survivent pas à des concentrations d’oxygène supérieures à 0.5%. 4 Microaérophiles Peuvent croitre en présence de petites quantités d’oxygène (4-5%). Certains sont aussi capnophiles, donc requièrent du CO2 pour croitre. Ex Campylobacter 6 Conditions de croissance Nomenclature 5 Anaérobes aérotolérants Anaérobes pouvant survivre (mais non se reproduire) en présence de 2 à 8% d’oxygène Ex Lactobacilles Les bactéries sont classées selon les principes de Linné (1758) en une nomenclature binomiale. Les sous-classes taxonomiques utilisées couramment sont le genre et l’espèce. Ils sont exprimés en italique et le genre prend une majuscule. Ex. Escherichia coli (genre= Escherichia, espèce = coli) Streptococcus agalactiae (genre = Streptococcus, espèce = agalactiae) 27 Courbe de croissance Entérobactéries 1 Latence 2 Croissance exponentielle (logarithmique) 3 Stationnaire 4 Déclin Bactérie qui est capable de : Fermenter le glucose Réduire les nitrates en nitrites Et est oxidase négative Exemples : Escherichia coli, Klebsiella sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Salmonella, etc.. 28 7 Fermenteur de lactose Bactéries non-fermentaires (BNF) Certaines entérobactéries sont capables de fermenter aussi le lactose: Escherichia coli Enterobacter aerogenes, cloacae Citrobacter (50%) Klebsiella pneumoniae Elles donneront une couleur mauve sur une gélose McConkey, ce qui permet de donner une identification présomptive rapide. Bactérie qui est incapable de fermenter le glucose. On reconnait parmi celles-ci, les Pseudomonas, Acinetobacter, Stenotrophomonas, etc… 29 31 Intra-cellulaires obligatoires Bactéries qui doivent pénétrer les cellules eukaryotes afin de survivre et de se reproduire. Exemples :Chlamydia, Coxiella, Legionella, Ehrlichia, Rickettsia 30 32 8 Bactéries atypiques Cocci aérobies Gr Gram positif Staphylococcus Streptococcus Enterococcus Ces bactéries n’ont pas de paroi cellulaire Exemples : Mycoplasma, Ureaplasma Gram négatif Moraxella Neisseria Coccobacilles Bordetella Brucella Eikenella Franciscella Haemophilus Kingella 33 35 Spirochètes Bacilles aérobies Bactéries qui ont un aspect spiralé Exemples : Treponema, Borrelia,Leptospira G Gram positif Arcanobacterium Bacillus Corynebacterium Erysipelothrix Gardnerella Lactobacillus Listeria Nocardia Gram négatif Entérobacteries: Citrobacter, Edwardsiella, Enterobacter Escherichia, Klebsiella, Morganella Proteus, Providencia, Salmonella Serratia, Shigella, Yersinia Non-fermenteur Acinetobacter, Burkholderia Pseudomonas, Stenotrophomonas Non-enterobacteriaceae: Aeromonas, Pasteurella, Plesiomonas, Vibrio 34 36 9 Anaérobes Cocci Bâtonnet a Gram positif Peptococcus Peptostreptococcus Actinomyces Clostridium Propionibacterium Flores Peau Staphylocoques, corynébactéries, P. acnes Bouche Levures, Streptococcus viridans, Actinomyces, anaérobes Colon Entérobactéries, entérocoques, Bacteroides, autres anaérobes, levures Vagin Lactobacille, streptocoques, staphylocoques, levures, anaérobes Gram négatif Veillonella Bacteroides Fusobacterium Porphyromonas Prevotella 37 Laboratoire – le spécimen Laboratoire - identification Le bon Au bon moment Prélevé de la bonne manière Bien acheminé Prendre en compte la contamination flore humaine Croissance Réactions biochimiques Identification pasteurienne Automatisation 38 40 10 Laboratoire - identification Biologie moléculaire Spectrométrie de masse 41 Laboratoire – antibiogramme Antibiogramme Concentration minimale inhibitrice (CMI) Breakpoint –valeur seuil S-I-R Méthodes Dilution en agar Microdilution en bouillon Kirby-Bauer Epsilométrie 42 11 Appareils automatisés Font aussi des antibiogrammes CTX CAZ CLV CTX CLV CAZ ERT FOX 47 45 MYCOLOGIE P. aeruginosa 46 12 Candida Champignons Levures Filamenteux Dimorphes Septés Non- septés Hyalin (blanc) Dématiés Aspergillus Penicillium Scedosporium Fusarium Alternaria Cladosporium Curvalaria Zygomycètes Candida Cryptococcus Malassezia Histoplasma Blastomyces Coccidioiodes Sporothrix Dermatophytes Rhizopus Absidia Rhizomucor Mucor A : apparence des levures. B : formation en pseudo-hyphes : succession de bourgeons qui demeurent attachés les unes aux autres. Levure (vs filamenteux) Filamenteux Levures petits organismes rondes ou ovales reproduisent par bourgeonnement. colonies apparence lisse (habituellement) Champignons filamenteux Aussi appelés moisissures Structures tubulaires appelés hyphes Croissance par extension et embranchement. Colonies apparence chevelue. 13 Filamenteux: Aspergillus Aspergillus : Champignon filamenteux avec hyphes septés, portant des conidiophores avec phialides et conidiospores. 55 Biologie des champignons: paroi et membrane Notions de laboratoire de mycologie Paroi cellulaire Constituée principalement de chitine et de glucans Rigidité Membrane phospholipidique Contient un composant essentiel : l’ergostérol Diagnostic des infections fongiques Examen direct Culture du champignon Ad quelques semaines Identification principalement visuelle Attention: beaucoup de champignons peuvent faire partie de la flore normale ou coloniser un site, sans l’infecter. 54 56 14 Structure virale VIROLOGIE Virologie Structure virale - Acides nucléiques Parasite intracellulaire obligatoire L’acide nucléique viral: ADN ou ARN Simple ou double brin (monocaténaire ou bicaténaire) ARN polarité positive ou négative Contraintes du diagnostic virologique Microorganismes excessivement petits Non visibles au microscope optique Impossible de les cultiver dans des milieux artificiels nécessitent des cellules vivantes. 15 Structure virale - Cycle viral ADN ARN Double-brin Simple brin Adenoviridae Hepadnaviridae (hépatite B) Herpesviridae (HSV, VZV, CMV, HHV) Papovaviridae (Papillomavirus, virus BK) Poxviridae (variole, molluscum contagiosum) Parvoviridae (Parvovirus B19) Double-brin Simple brin Reoviridae (Rotavirus) Positif Coronaviridae (Coronavirus SRAS) Caliciviridae (Norwalk) Flaviviridae (fièvre jaune, virus du Nil occidental, hépatite C, dengue) Picornaviridae (Poliomyélite, Rhinovirus, virus de l'hépatite A, Coxsackie) Les virus suivent plus ou moins les mêmes étapes cellulaires : Adsorption (récepteurs spécifiques) Pénétration cellulaire Décapsidation (libération de l'acide nucléique) Réplication du génome viral Synthèse des protéines virales Assemblage et encapsidation des particules virales produites Libération des virions Négatif (non-segmentés) Filoviridae (Ebola, Marbourg) Paramyxoviridae (rougeole, oreillons) Rhabdoviridae (Rage) Négatif (segmentés) Arenaviridae (Lassa) Bunyaviridae (Hantaan) Orthomyxoviridae (influenza) Retroviridae (VIH et HTLV) 16 Détection des virus au laboratoire Prélèvement Doit être effectué le plus tôt possible au début de la maladie Acheminé le plus rapidement possible au laboratoire idéalement dans un milieu de transport UTM Hanks préservent la viabilité du virus. Encore une fois les virus enveloppés (ex RSV, herpes) sont moins résistants que les virus non-enveloppés (adenovirus, enterovirus). CONCLUSIONS 67 Détection des virus au laboratoire Conclusions Microscopie électronique Permettent une identification sommaire Nécessite expertise Enzyme immuno-essai (EIA) Tests rapides (RSV, flu, rota) Culture sur lignées cellulaires Biologie moléculaire VIH, virus respiratoires, enterovirus, CMV, EBV Sérologie Comprendre certains paramètres des des micro-organismes Morphologie et structure Réponse à l’oxygène Classification Comprendre la dynamique des différentes phases de la croissance bactérienne et leur influence sur la réponse clinique aux antimicrobiens. Définir, sélectionner et interpréter les tests de laboratoire pertinents pour établir le diagnostique et pour la prise des décisions cliniques 68 17 Articles de référence Mandell’s Principles and practice of infectious diseases 6th edition Chapter 16 - Principles of Anti-infective Therapy Drusano GL Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Antimicrobials. Clinical Infectious Diseases 2007; 45:S89–95 Pankey GA, Sabath LD Clinical Relevance of Bacteriostatic versus bactericidal Mechanisms of Action in the Treatment of Gram- Positive Bacterial Infections. CID 2004:38 864-70. 69 Questions [email protected] 70 18