1 Les infections respiratoires aiguës (rhinopharyngite, angine, sinusite, otite, bronchite, pneumonie) sont très fréquentes, surtout chez l’enfant, avec une forte probabilité de guérison spontanée. Cependant, elles représentent un problème de santé publique, avec des retentissements sociaux individuels et collectif importants : 10% du taux mondial de morbidité et de mortalité (6). Les risques de complications graves (ostéites, méningites), de séquelles (surdité), ou de passage à la chronicité, nécessite de plus en plus l’emploi d’antibiotiques. C’est ainsi que beaucoup d’efforts sont consentis pour la mise en place d’une thérapeutique efficace. Mais la fréquence, la gravité, le passage à l’état chronique, dénotent des insuffisances de la prise en charge de ces infections liées : - d’une part, aux difficultés d’identification formelle des germes en cause, - d’autre part, à l’apparition et à la dissémination de souches résistantes et multirésitantes aux antibiotiques. Face à ces difficultés, de nouvelles alternatives au traitement probabiliste ont été conduites, afin de surveiller l’évolution de la résistance des germes aux antibiotiques. Notre étude s’inscrit dans ce cadre et avait pour objectifs principaux : d’isoler et d’identifier des bactéries (Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Haemophilus inflenzae, Moraxella catarrhalis), afin de définir leur place dans l’étiologie des infections respiratoires aiguës, et, surtout, d’étudier le profil de sensibilité des bactéries précitées vis- à vis des antibiotiques. 2 I/ L’APPAREIL RESPIRATOIRE I-1 LES VOIES AERIENNES SUPERIEURES Elles comprennent les fosses nasales, le larynx et la cavité oropharyngée. Elles sont en communication avec le sinus osseux du massif craniofacial, ainsi qu’avec l’oreille moyenne, par la trompe d’Eustache. L’ensemble est également désigné sous le terme de sphère Oto-Rhino-Laryngologique ou sphère O. R. L. (49). I-2 LES VOIES RESPIRATOIRES BASSES Elles sont formées par la trachée artère, les bronches et le parenchyme pulmonaire. II/ LES PRINICPALES INFECTIONS (49, 76, 82) - Rhinopharyngite : C’est une inflammation des muqueuses nasales et du cavum. - Angine : C’est une inflammation des amygdales. L’inflammation est surtout virale, mais certaines bactéries peuvent être en cause (Streptocoques du groupe A). - Otite : C’est une atteinte de l’oreille moyenne, consécutive à une infection du nasopharynx qui s’étend à l’oreille moyenne, entraînant une otite aiguë . - Sinusite : C’est une inflammation d’un ou de plusieurs sinus de la face. Elle survient souvent au cours d’une infection ORL, s’accompagnant d’une composante allergique. - Trachéites : elles sont souvent d’origine virale et sont associées à une laryngite et / ou une bronchite aiguë. 3 - Bronchite aiguë :c’est une inflammation aiguë des bronches et des bronchioles chez un sujet sain. Elle est souvent précédée d’une atteinte des voies aériennes supérieures. - Pneumonie : c’est une infection du parenchyme pulmonaire d’origine aiguë. III/ LES BACTERIES III-1 LES STREPTOCOQUES III-1-1 Taxonomie et nomenclature (50) Les streptocoques peuvent être responsables d’infections et comportent plusieurs genres : - Streptococcus et Enterococcus rencontrés très souvent en pathologie humaine ; - Aerococcus, Gemella, Leuconostoc, bactéries opportunistes et rarement signalées en pathologies humaines. Le genre Streptococcus renferme beaucoup d’espèces (commensales ou pathogènes) qui peuvent être classées en fonction de critères immunologiques, de caractères métaboliques et bactériologiques 4 Tableau I : Caractères biochimiques de Streptococcus pneumoniae et Streptococcus pyogenes (50) Test VP ESC ADH BHS ARA MAN SOR TRE RAF SOS INU LAC RIB AMI GLY S. pneumoniae - - d - - - - + + d d + - - d S. pyogenes - - + - - - - + - - - + - - - VP : réaction Voges-Proskaüer ADH : Arginine dihydrolase ESC : Esculine ARA : L-Arabinose BHS : Bouillon Hypersalé SOR : Sorbitol TRE : Tréhalose RAF : Raffinose SOS : Sorbose INU : Inuline LAC : Lactose RIB : Ribose AMI : Amidon GLY : Glycérol (-) = Caractère négatif (0 à 25%) des souches (+) = Caractère positif (71 à 90%) des souches (d) = Caractère variable (26 à 70%) des souches 5 III-1-2 Streptococcus pneumoniae III-1-2-1 Caractères bactériologiques (50) • Examen microscopique Streptococcus pneumoniae se présente sous forme de diplocoques en flamme de bougie, regroupés en courtes chaînettes. La coloration de Gram montre des cocci Gram (+). • Culture bactérienne Le pneumocoque est un germe exigeant. Les milieux employés sont des milieux enrichis au sang. Sur ces milieux (gélose au sang cuit), le germe développe une hémolyse alpha-viridans. • Aspect biochimique Le pneumocoque ne possède ni catalase, ni peroxydase, ce qui entraîne l’accumulation de peroxyde d’hydrogène responsable en partie de son autolyse. La sensibilité à l’optochine et la lyse par les sels biliaires sont spécifiques aux pneumocoques. III-1-2-2 Epidémiologie (51, 65) L’homme est l’hôte habituel. La flore commensale du nasopharynx est relativement constante chez le sujet sain. Le plus souvent, il s’agit de souches peu virulentes de sérotypes 23, 6, 14 et 19. La colonisation du nasopharynx se modifie au cours du temps et peut être influencée par la vie en collectivité (crèche, jardin d’enfants) et l’âge (enfants et vieillards). 6 Les pneumocoques sont responsables d’infections très sévères, surtout chez les nourrissons et les vieillards (otites, sinusites). III-1-1-3 Facteurs de virulence ( 2, 9, 68) La capsule Peu immunogène, la capsule constitue chez les pneumocoques le facteur essentiel de virulence. Elle empêche l’opsonisation et l’ingestion du germe par les cellules phagocytaires, en masquant les récepteurs pariétaux où se fixent les fragments C3b du complément. Les pneumocoques non capsulés ne sont pas virulents. La pneumolysine Elle est responsable de l’hémolyse alpha observée sur gélose au sang. Cette pneumolysine constitue aussi un facteur de pathogénicité. Elle a deux modes d’action : - une action cytotoxique, par activation du complément ; - une modification de la fonction des cellules de l’immunité. La pneumolysine induit également une baisse des battements ciliaires des cellules épithéliales. La protéine A de surface La protéine A est présente sur la plupart des souches de Streptococcus pneumoniae. Sa virulence découle de son pouvoir à lier le facteur H du système complémentaire, qui est une protéase active sur le composé C3 du complément. 7 III-1-3 Streptococcus pyogenes III-1-3-1 Caractères bactériologiques (50) • Examen microscopique Streptococcus pyogenes présente la morphologie classique des streptocoques. Ce sont des coques sphériques ou ovoïdes regroupés en chaînettes. A la coloration de Gram, les souches jeunes apparaissent sous forme de cocci Gram (+). • Culture bactérienne Streptococcus pyogenes cultive sur milieu au sang sous un pH ne dépassant pas 7,8. Les milieux de culture utilisés sont des milieux nutritifs supplémentés de 5% de sang défibriné de mouton, de lapin ou de cheval. Sur gélose au sang ordinaire, le germe développe une hémolyse de type bêta. • Caractères biochimiques Le streptocoque du groupe A ne présente ni catalase, ni péroxydase. L’utilisation de microméthode (galerie micro CSB) permet l’identification biochimique de la bactérie. L’identification peut être complétée par la détermination de la sensibilité à la bacitracine et du groupage antigénique par un antisérum. III-1-3-2 Epidémiologie (51, 65, 23) L’homme est le principal hôte de la bactérie, chez qui elle colonise le rhinopharynx, la peau et l’intestin. 8 Le streptocoque du groupe A est remarquable par les infections suppuratives et les complications qu’il entraîne (Rhumatisme Articulaire Aigu, Glomérulo Néphrite Aiguë). III-1-3-3 Facteurs de virulence (2, 24) Un grand nombre de constituants somatiques et de substances diffusibles cellulaires rendent compte de la virulence du germe. Les constituants somatiques La paroi - La protéine M Elle a un rôle antiphagocytaire. Elle induit la production d’anticorps immunisants et protecteurs. - La capsule Elle est non immunogène. Les enzymes extracellulaires Elles sont au nombre de deux (endo S et Spe B). Elles agissent sur les Immunoglobulines G du système immunitaire de l’hôte. La fibronectine de surface Elle agit par recrutement de collagène. Le germe est ainsi protégé de l’adhérence des polynucléaires, en présence d’anticorps intervenant dans l’opsonisation . 9 Les substances diffusibles La streptolysine Elle se lie au cholestérol cellulaire, entraînant la lyse de la membrane des cellules sanguines (érythrocytes, leucocytes, thrombocytes). Elle est immunogène et induit la production d’anticorps antistreptolysine (ASLO). La streptolysine S Elle provoque la lyse des membranes cellulaires. Elle est responsable de l’hémolyse bêta sur gélose au sang. Elle n’est pas immunogène. La hyaluronidase et la streptokinase Ce sont des enzymes dont les mécanismes favorisent la diffusion de l’infection. Les toxines érythrogènes et pyogènes Ce sont les toxines A, B, C, D immunogènes qui induisent un état d’hypersensibilité retardée, avec production d’anticorps neutralisants. Elles sont responsables des éruptions érythémateuses et de la fièvre. III-2 HAEMOPHILUS INFLUENZAE III-2-1 Nomenclature et classification (8) Appartenant à la famille des Pasteurellacae et au genre Haemophilus, Haemophilus influenzae est l’espèce type à côté de 15 autres espèces d’origine humaine ou animale. Ces 16 espèces sont classées suivant leur exigence en facteurs X (hémine) et V (NAD). 10 Les espèces exigeants les facteurs X et V • Haemophilus influenzae , • Haemophilus aegyptius, • Haemophulis haemolyticus Les espèces exigeants le facteur X seul • Haemophilus haemoglobinophilus, • Haemophilus ducreyi Les espèces exigeants le facteur V seul • Haemophilus parainfluenzae • Haemophilus paraticamolyticus • Haemophilus pleuropneumoniae • Haemophilus paracuniculus • Haemophilus segnis • Haemophilus parasuis • Haemophilus paragallinarium • Haemophilus avium Haemophilus aphrophilus présente une exigence en facteurs variable. III-2-2 Caractères bactériologiques (8, 11, 9) - Examen microscopique Haemophilus influenzae est un bacille à Gram négatif, polymorphe, pouvant se présenter sous forme de coccobacilles. La bactérie est aéro-anaérobie facultative. 11 - Culture bactérienne Haemophilus influenzae aimant le sang, elle ne poussent que sur gélose au sang. L’espèce Haemophilus influenzae présente des exigences en facteurs X et V qui sont tous les deux apportés par le sang cuit (15 minutes à 75 – 80°C). Le germe pousse donc sur gélose au sang cuit à la température de 35 à 37°C. - Caractères biochimiques (9, 41) Haemophilus influenzae possède une oxydase, une nitrate réductase, une uréase et produit de l’indole. En effet, huit biotypes ont été définis pour l’espèce, à partir des caractères métaboliques suivants : production d’indole, activités enzymatiques (uréase et ornithine décarboxylase). Le biotypage se fait à l’aide de milieux usuels supplémentés ou de microméthode (API – NH) avec un inoculum lourd. Le biotype II d’Haemophilus influenzae est le plus souvent impliqué dans l’étiologie des infections broncho-pulmonaires et les otites. 12 Tableau II : Caractères biochimiques d’Haemophilus influenzae (19) Test Synthèses porphirines Exigences en facteur V Hémolyse D-glucose D-fructose d-xylose d-ribose d-mannose d-galactose Maltose Mélibiose Tréhalose Raffinose SH2 Hémagglutination Besoin CO2 Phosphatose alcaline Saccharose Lactose (-) = caractère négatif des souches (+) = caractère positif des souches Résultats + + + + + + + - 13 III-2-3 Epidémiologie (65, 70) Haemophilus influenzae est un commensal des voies respiratoires supérieures et de la cavité buccale de l’homme (11% de la flore pharyngée du sujet normal). Toutefois, les souches non capsulées plus fréquemment isolées de sécrétions nasopharyngées, sont principalement incriminées dans les infections des muqueuses (otite, bronchite) III-2-4 Facteurs de virulence (60, 80) Plusieurs facteurs font que Haemophilus influenzae accuse des infections sévères décrites à tous les âges (pneumonies, otites, sinusites, méningites ….). - La capsule Elle est présente chez certaines souches encapsulées. La grande majorité des pathologies invasives chez l’enfant (méningite, épiglottite, arthrite, septicémie) est due aux souches encapsulées de type B, résistantes à la phagocytose et à l’action lytique du complément. Les infections de la sphère ORL, par contre, sont dues aux souches non capsulées appartenant aux autres sérotypes (a, c, d, e, f). - Pili ou fimbriae Ils participent à l’adhésion de la bactérie à la muqueuse nasopharyngée. Leur rôle apparaît surtout dans la phase initiale de la colonisation. 14 - Les protéines membranaires Les protéines HMW1 et HMW2 sont identifiées comme des facteurs d’adhésion . Les protéines de membrane externe (PEM) représentent des facteurs de virulence, surtout chez les souches non capsulées d’Haemophilus influenzae ; elles sont très immunogènes. Elles sont hétérogènes et leurs sérotypes sont utiles en épidémiologie . - Les lipoligosaccharides Leur lyse entraîne la libération de lipide A, qui possède une activité endotoxinique. - Immunoglobine A protéase C’est une enzyme secrétée par la bactérie. Elle empêche la production d’Immunoglobuline A sécrétoire, entraînant ainsi la propagation de l’inflammation. III-3 MORAXELLA CATARRHALIS III-3-1 Nomenclature et classification (71) Le genre Moraxella appartient à la famille des Neissericeae à côté d’autres genres Neisseria, Acinetobacter, Kingella, Oligella. L’espèce Moraxella catarrhalis est la seule espèce du genre Moraxella isolée chez l’homme. 15 III-3-2 Caractères bactériologiques (12) - Examen microscopique Moraxella se présente sous forme de diplocoques à Gram négatif. La morphologie est identique à celle de Neisseria ; ils sont aérobies strictes. - culture bactérienne Moraxella catarrhalis pousse sur gélose au sang cuit supplémentée (polyvitex®, Isovilatex® ) à la température de 35 à 37°C, pendant 18 à 24 heures. Ils cultivent sur les milieux des Neisseria. Toutefois, les souches de Moraxella catarrhalis peuvent tolérer des températures plus basses : elles poussent bien à 28°C. Les colonies de Moraxella catarrhalis apparaissent rosâtres à marron opaques, de consistance friable, avec une surface rugueuse (3). - Caractères biochimiques Moraxella catarrhalis respirent les nitrates en anaérobiose. Ils possèdent un cytochrome oxydase et une catalase. Moraxella catarrhalis n’acidifie pas les sucres ; ceci est un critère essentiel pour le diagnostic différentiel avec Neisseria meningitidis et Neisseria gonorrhae. 16 Tableau III : Caractères biochimiques de Moraxella catarrhalis (72) Oxydase Catalase Hydrolyse de Synthèse de ONPG Réduction ADN Hydrolyse pigment polysaccharides de Glu Mal Fru Sac + + - - (-) : réaction négative (+) : réaction positive Glu : glucose Mal : maltose Fru : fructose Sac : saccharose - - NO3 NO2 - - + + + + ONPG : O-nitrophényl-bêta-D galactopyranoside NO3 : nitrite NO2 : nitrate ADN : acide désoxyribonucléique III-3-3 Epidémiologie (2, 49) Moraxella catarrhalis est responsable d’infections respiratoires hautes et broncho-pulmonaires. Il est souvent associé à Haemophilus inflenzae et / ou à Streptococcus pneumoniae, dans certaines infections en ORL (otite, sinusite). III-3-4 Facteurs de virulence (3, 71) Les mécanismes par lesquels Moraxella catarrhalis entraîne des infections ne sont pas connus. Pour le moment, il n’a pas été mis en évidence de facteurs de virulence. - 17 Mais la survenue d’infections nécessite plusieurs étapes : - l’adhésion bactérienne grâce à la présence de Pili ; - la colonisation et l’ invasion de la muqueuse ; . - l’apparition de manifestations cliniques signant une multiplication importante des bactéries au niveau du site infectieux. De plus, producteur de bêta-lactamases, Moraxella catarrhalis protégerait d’autres pathogènes de l’action des antibiotiques (bêta-lactamines), entraînant la prolongation de l’infection et la sélection de souches résistantes, malgré un traitement à priori suffisant. IV/ PROFIL DE SENSIBILITE DES BACTERIES IV-1 NOTION DE SENSIBILITE ET DE RESISTANCE IV-1-1 Définition de la résistance La résistance des bactéries aux antibiotiques est soit naturelle, soit acquise. La résistance naturelle d’une espèce ou d’un genre est : - une caractéristique propre, concernant l’ensemble des souches de l’espèce ou du genre ; - portée par un chromosome, donc toujours transmissible à la descendance : transmission verticale ; - un caractère permettant de définir le phénotype sauvage ou sensible de l’espèce ; - une aide à l’identification de l’espèce. La résistance acquise, pour sa part , ne concerne qu’une proportion plus ou moins importante, variable dans le temps, de souches, d’une espèce ; 18 résulte d’une modification génétique par mutation ou par acquisition de plasmides ou transposohs (résistance extrachromosomique) transmissible horizontalement, parfois entre espèces différentes ; définit des phénotypes « résistants ». Les résistances croisées s’expriment, elles, au sein d’une même classe d’antibiotique et sont dues au même mécanisme de résistance. IV-1-2 Mécanisme de résistance La résistance des bactéries aux antibiotiques peut s’expliquer par trois mécanismes principaux, à savoir : - la modification de la cible des antibiotiques, - la synthèse d’enzymes inactivant les antibiotiques (bêta-lactamases, pénicillinases), - la baisse de la perméabilité bactérienne aux antibiotiques. Au plan génétique, la résistance acquise peut survenir par mutation ponctuelle, par remaniement du génome ,ou par acquisition d’un matériel génétique étranger. IV-1-3 Streptococcus pneumoniae IV-1-3-1 Résistance aux bêta-lactamines Certaines souches de pneumocoques présentent une sensibilité diminuée à la pénicilline G. En 1977, des souches possédant un haut niveau de résistance à la pénicilline G et des souches multirésistantes sont décrites en Afrique du Sud (16). 19 La résistance aux céphalosporines de troisième génération est plus récente. Ces résistances ne sont pas seulement dues à une production de bêta-lactamases. Elles sont plutôt d’origine chromosomique et résultent de modifications dans les protéines cibles de la bactérie : les protéines liant la pénicilline (80). Les modifications structurales de ces PLP entraînent une résistance croisée à toutes les bêta-lactamines. Cependant, l’augmentation des concentrations minimales inhibitrices est fonction de la bêta-lactamine et de la modification de la PLP. De plus , l’étude des mécanismes de résistance a mis en évidence l’existence d’échanges génomiques entre les pneumocoques, ou entre les pneumocoques et autres espèces de streptocoques commensales du nasopharynx fréquemment exposées aux antibiotiques, auxquels pourraient s’ajouter des mutations ponctuelles. Ceci souligne le rôle des antibiotiques dans l’émergence des mécanismes de résistance (47). IV-1-3-2 Résistance aux macrolides (33) La résistance aux macrolides est de type MLSB constitutif. Plusieurs mécanismes sont à la base de cette résistance. - Une modification de la cible sous-unité 50 S du ribosome par une méthylase ribosomale croisée par le gène ermB. Ce gène est associé à la résistance de haut niveau aux macrolides, lincosamides et streptogramines B. Ces germes résistants par ce gène expriment le phénotype MLSB constitutif (cMLSB) ou inductible (iMLSB). - Un efflux actif de l’antibiotique hors de la cellule bactérienne lié au gène mefA. Ce genre est responsable de la résistance de bas niveau aux macrolides et détermine le phénotype M. Les souches résistantes par ce gène sont sensibles à la clindamycine et aux streptogramines B. 20 D’autres mécanismes ont été récemment décrits. Il s’agit : - d’un mécanisme de résistance médié par le gène ermA (erm TR) ; - d’altérations des protéines ribosomales L4 et L22 , et de mutations de l’ARN ribosomal 23 S. IV-1-3-3 Résistances aux autres antibiotiques (21, 53, 54) - Le développement d’une résistance à la télithromycine a été observé in vitro, après une exposition répétée d’un germe à l’antibiotique. Le mécanisme évoqué est une modification de la cible, notamment une diméthylation de l’ARNr par le gène erm E . - La résistance au chloramphénicol est liée à une enzyme inactivatrice : le chloramphénicol acétyl transférase. - La résistance au fluoroquinolone est surtout due à des mutations des gènes codant pour les enzymes : la topo-isomérase et l’ADN gyrase. - La résistance aux sulfamides est liée à la présence d’un gène suld codant pour une dihydropteroate - synthéase altérée. - La résistance au triméthoprime est due à une dihydropteroate réductase altérée. - La résistance aux tétracyclines : Elle est due à un phénomène d’efflux de l’antibiotique hors de la membrane. Il a été également découvert chez des souches résistantes le gène tetM responsable de la synthèse d’une protéine liant les ribosomes empêchant ainsi l’antibiotique de se fixer au niveau de son site d’action . 21 IV-1-4 Streptococcus pyogenes Comme tous les streptocoques , Streptococcus pyogenes présente une résistance aux aminosides. Il n’a pas été signalé de résistance à la vancomycine. IV-1-4-1 Résistance aux bêta-lactamines Des cas de tolérance à la pénicilline ont été signalés (la CMB est au moins 32 fois plus élevé que la CMI). Mais il n’a pas été noté de résistance à la pénicilline G. IV-1-4-2 Résistance aux macrolides Cette résistance est médiée par les gènes mef A, erm A et erm B avec des mécanismes identiques à ceux du pneumocoque (22). IV-1-4-3 Résistance aux autres antibiotiques - La résistance aux kétolides, influencée par ces molécules, ont une excellente activité, aussi bien sur les souches sensibles que sur les souches résistantes ermA et mef A de Streptococcus pyogenes. La télithromycine est inactive sur les souches résistantes ErmB par des mécanismes inconnus (7, 59). - La résistance au fluoroquinolone est due à la mutation d’une enzyme : la topo- isomérase. - La résistance aux tétracyclines, elle, est fréquente (50 à 70%). 22 IV-1-5 Haemophilus influenzae L’espèce Haemophilus influenzae est naturellement résistante aux lincosamines et peu sensible à l’action des macrolides et de la pénicilline G. IV-1-5-1 Résistance aux bêta-lactamines (20) Les bêta-lactamines représentaient, jusque dans les années 1970, la thérapeutique de référence. Mais de plus en plus, on note la production par l’espèce de bêta-lactamases. Ainsi le germe est résistant à l’ampicilline, par production d’une enzyme de type TEM1 plasmidique. Sur le même plasmide, une résistance à différents antibiotiques est associée, en particulier à la Kanamycine tétracycline, sulfamide, triméthoprime, chloramphénicol. La résistance à l’amoxicilline peut être observée chez les souches non productrices de bêta-lactamases. Cette résistance peut être due à une altération d’origine chromosomique des protéines de liaison aux pénicillines ou à une diminution de la perméabilité de la membrane externe aux antibiotiques. IV-1-5-2 La résistance au chloramphénicol Elle est de nature plasmidique, liée à la production d’une enzyme, le chloramphénicol acétyl transférase (CAT), qui inactive l’antibiotique. IV-1-5-3 Résistance à la tétracycline Elle est associée à celle de l’ampicilline. Il s’agit d’une résistance plasmidique liée à l’insuffisance de concentration intracellulaire d’antibiotique, 23 due à un efflux excessif de l’antibiotique hors de la membrane cytoplasmique du germe (52). IV-1-6 Moraxella cartarrhalis Elle est en règle sensible aux antibiotiques (fluoroquinolone, macrolides, tétracycline, chloramphénicol). Résistance aux bêta-lactamines (12) La résistance est due à la sécrétion de bêta-lactamases hydrolysant le cycle bêta-lactame. Les souches de Moraxella catarrhalis, productrices de bêta-lactamases, sont résistantes à l’ampicilline et aux céphalosporines de 1ère génération. Toutefois, la ticarcilline, les ureido-pénicillines, la céfoxitine, les céphalosporines de 3ème génération sont actifs et sont insensibles aux pénicillinases de Moraxella catarrhalis.