Les bactéries
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Les agents infectieux : Les bactéries (ou cellules bactériennes) UE 2.10 S1 Infectiologie-Hygiène Promotion G. de ROUSSILLON 2016/17 2 L ROIG 08/2016 Objectifs du cours • Définir les termes suivants : bactérie, bactérie saprophyte, bactérie commensale et bactérie pathogène • Différencier la morphologies des cellules bactériennes • Identifier les éléments constants et inconstants de la structure bactérienne • Expliquer le rôle des constituants bactériens • Comprendre la physiologie et la croissance bactérienne • Différencier les types de relation des bactéries à la nature et à l’homme (saprophytisme, commensalisme, opportunisme) • Expliquer les modes de transmission bactérienne (illustrer d’exemples) • Expliquer la notion de pathogénie et de pouvoir pathogène • Expliquer les principes de l’analyse bactériologique dans une démarche diagnostique • Comprendre le mécanismes d’action et de résistance des antibiotiques 3 L ROIG Plan 1. Généralités ▫ ▫ Approche historique Définitions 2. Ultrastucture bactérienne ▫ ▫ ▫ Schéma général Eléments constants et inconstants Rôle des constituants bactériens 3. Morphologie bactérienne ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ Les coques Les bacilles et mycobactérie Les spiralés Les actinomycètes Les très petites bactéries 08/2016 4 L ROIG 08/2016 Plan 4. Physiologie et croissance bactérienne ▫ ▫ Conditions physico-chimiques Eléments nutritifs 5. Relations des bactéries à l’environnement ▫ ▫ ▫ Les bactéries saprophytes et commensales Les bactéries pathogènes Les flores endogènes 6. Voies de transmission ▫ ▫ Modes de contamination Voies de contamination 5 L ROIG 08/2016 Plan 7. Pathogénie et pouvoir pathogène bactérien ▫ ▫ Bactéries pathogènes et bactéries opportunistes Pouvoir pathogène des bactéries ▫ ▫ Les examens courants L’examen microscopique, la culture, les modes d’identification 8. Principes des examens bactériologiques en démarche diagnostique et de contrôle 9. Les antibiotiques ▫ ▫ ▫ Définition Modes d’actions Résistance 6 L ROIG 08/2016 1 - Généralités • JANSSEN (1595) puis VAN LEEUWENHOEK et HOOKE (1675) ▫ Le microscope ▫ Observation des choses invisibles à l’œil nu ▫ Animacules • PASTEUR (1822-1895) infectiologie • FLEMMING (1881-1955) 7 L ROIG 08/2016 1 - Généralités • Microorganismes : organismes vivants ne pouvant être observés qu’au microscope. ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ Bactéries Champignons microscopiques Archéobactéries Protistes Algues vertes Animaux (plancton, planaire, amibe) 8 L ROIG 08/2016 1 - Généralités • BACTERIES : organismes unicellulaire procaryotes autonomes de petite taille (1μm) capables de se répliquer de génération en génération de manière identique par scissiparité. 9 L ROIG 08/2016 1 - Généralités Cellules eucaryotes vs procaryotes EUCARYOTES • • • • • Noyau Membrane nucléaire Chromosome diploïde Multiplication par mitose Energie par mitochondries intra-cystoplasmiques • Pas de paroi (exception les végétaux) PROCARYOTES • • • • • Appareil nucléaire Abs de membrane nucléaire Chromosome haploïde Multiplication par scissiparité Energie à partir de la membrane cytoplasmique • Présence d’une paroi (exception les mycoplasmes) • Pas d’organites cellulaires 10 L ROIG 2 – Ultrastructure bactérienne Schéma général (1) 08/2016 11 2 – Ultrastructure bactérienne Schéma général (2) L ROIG 08/2016 12 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments constants – rôles L ROIG 08/2016 • Cytoplasme ▫ Délimité par la membrane cytoplasmique ▫ Gel qui contient : Ribosomes (synthèse des protéines). Cible des ATB trétracyclines, macrolides etc … Substances de réserve (inclusions cytoplasmiques) Organites spécialisés (chromatophores et vacuoles de gaz) Pigments ▫ pH 7 à 7,2 13 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments constants – rôles L ROIG 08/2016 • Appareil nucléaire ▫ Unique molécule ADN circulaire, fermé et très long, libre et pelotonné dans le cytoplasme ▫ Support des caractères héréditaires et de l’information génétique ▫ Réplication à l’identique lors de la division ▫ Cible de certains ATB (quinolones, rifamycines …) ▫ Siège de mutations résistance aux ATB 14 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments constants – rôles L ROIG 08/2016 • Membrane cytoplasmique ▫ Bicouche de phospholipides ▫ Barrière semi-perméable qui participe aux échanges nutritionnels ▫ Production d’énergie ▫ Cible d’action des ATB nitrofuranes, polymixines 15 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments constants – rôles L ROIG 08/2016 • Paroi bactérienne : ▫ Enveloppe rigide composée de peptidoglycane ▫ Assure l'intégrité de la bactérie et ainsi est responsable de sa forme ▫ Protège des variations de pression osmotique entre le milieu intra et extra cellulaire ▫ Support du caractère de coloration GRAM (+) ou (-) ▫ Cible d’action ATB béta-lactames (pénicillines et céphalosporines) ▫ Absence de paroi est létal (sauf exceptions) 16 L ROIG 08/2016 17 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments inconstants – rôles L ROIG 08/2016 • Capsule : ▫ Couche gélatino-muqueuse de polysaccharides qui enveloppe la bactérie ▫ Pas indispensable à la survie de la bactérie ▫ Se développe dans certaines conditions ▫ Rôle protecteur des UV, de la dessiccation, des agents chimiques et physiques. ▫ Contribue au pouvoir pathogène S’oppose à la phagocytose Chimiotactisme négatif sur les leucocytes Empêche la pénétration des ATB 18 L ROIG En images Neisseria meningitidis Streptococcus pneumoniae 08/2016 19 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments inconstants – rôles L ROIG 08/2016 • Flagelles : ▫ Organes locomoteurs spécialisés ▫ Nature protéique ▫ De 16 à 20 μm et très fins 300Ǻ d’épaisseur ▫ Insertion polaire ou péritriche ▫ Fixés dans la membrane cytoplasmique ▫ Rôle antigénique qui permet de définir les sérotypes 20 L ROIG 08/2016 Pseudomonas aeruginosa Escherichia Coli 21 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments inconstants – rôles L ROIG 08/2016 • Fimbriae ou pili ▫ structures filamenteuses plus ou moins organisées, de nature protéique ▫ Propriété d’adhésion aux tissus facteur de virulence • Plasmides ▫ Fragments d’ADN extra-chromosomiques capables d’autoréplication ▫ Non indispensable à la survie de la bactérie confèrent des propriétés particulières ▫ Peuvent être transférés à une autre bactérie 22 L ROIG Pili 08/2016 23 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments inconstants – rôles L ROIG 08/2016 • Spore ▫ Structures de résistance et de survie formées par certaines bactéries lorsque les conditions deviennent défavorables (carence en éléments nutritifs …). ▫ Propriétés Thermorésistance Résistance aux agents physiques et chimiques Résistance à la dessiccation et au vieillissement Synthèse d’antibiotiques 24 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments inconstants – rôles L ROIG 08/2016 • Spore ▫ Ovales ou sphériques, de position variable, peuvent déformer la bactérie, 3 genres bactériens, toutes Gram (+) Bacillus Clostridium Sporosarcina 25 2 – Ultrastructure bactérienne Eléments inconstants – rôles L ROIG 08/2016 • Spore ▫ Cycle sporal : passage de la forme végétative à la forme sporulée et inversement, SPORULATION Forme végétative Forme sporulée GERMINATION 26 L ROIG 08/2016 Spore Coloration de Gram Clostridium botulinum Clostridium tetani 27 3 - Morphologie L ROIG 08/2016 • Sphériques ou COQUES ou COCCI ▫ Isolées , en chainettes, en amas ▫ Staphylocoques, Streptocoques … • Allongés ou BACILLES ▫ isolés, en chaînette ou amas, de longueur et diamètre variables ▫ E.coli, Salmonella, Bacillus etc… • Spiralée spirilles, spirochètes ▫ Treponema • Filamenteux ▫ Actinomycètes 28 L ROIG 3- Morphologie et groupement Les coques ou cocci Forme Forme sphérique De 0.5 à 2 µm 08/2016 Mode de groupement Isolés mais le plus souvent Diplocoques en grain de café Exemples Genre Neisseria (N. meningitidis : méningite cérébrospinale) Chaînette Genre Streptococcus (S. pyogenes : lésions cutanées, otites, conjonctivites ; S. pneuminiae : pneumonies, otites, sinusites) Genre Staphylococcus Genre Sarcina (flore intestinale), Genre Deinococcus (non pathogène) Amas réguliers, grappe de raisin tétrades 29 L ROIG 08/2016 COCCI Gram (+) • Staphylocoques ▫ Staphylocoque doré Staphylococcus aureus ▫ Staphylocoques à coagulase négative S. epidermidis, S.capitis, S. saprophyticus, S.lungdunensis… • Streptocoques ▫ ▫ Pneumocoque (Streptococcus pneumoniae) Autres streptocoques: Streptococcus pyogenes (groupe A) Streptococcus agalactiae (groupe B) Streptocoques oraux (S.mitis,S.oralis…) Entérocoques: Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium… 30 L ROIG 08/2016 COCCI Gram (-) • Deux espèces principales : ▫ Le méningocoque : Neisseria meningitidis ▫ Le gonocoque : Neisseria gonorrhoeae ▫ Moraxella catarrhalis et de nombreuses espèces commensales ou pathogènes opportunistes (Neisseria mucosa, N.flava, N.lactamica…) 31 L ROIG 08/2016 3- Morphologie et groupement Les bacilles Forme Mode de groupement Exemples Droits Isolés le plus souvent, en paires Famille des entérobactéries (commensales 0 à 6 µm de long (diplobacilles), en chaînes intestins), Genre Bacillus (sol, eaux, 0.5 à 2 µm de large plantes ; pathogènes = anthracis (charbon), extrémités plates, arrondies cereus et subtilis (intox alim)) ou carrées Incurvés Genre Vibrio (V. Cholerae : choléra) Coccobacilles Genre Acinetobacter (infections Courts et larges, nosocomiales), Haemophilus influenza ressemblant à des coques (infections respiratoires, méningite de l’enfant, grippe espagnole) Autres formes : Palissades ou lettres Genre Corynebacterium (diphtheriae) Extrémités renflées Genre Fusobacterium(infections Extrémités fuselées bronchopulmonaires) Extrémités en forme de Genre Bifidobacterium (flore intestinale : crosse probiotique = protège contre bact patho) 32 L ROIG 08/2016 Haemophilus Influenzae E. Coli Bacillus anthracis Vibrio cholerae Bifidobacterium 33 L ROIG 08/2016 BACILLES Gram (+) • Les Bacillus : Bacillus subtilis/B.anthracis (sporulés) • Les Lactobacilles: Lactobacillus acidophilus • Les Corynebactéries: Corynebacterium diphteriae • Les Listeria : Listeria monocytogenes 34 L ROIG 08/2016 BACILLES Gram (-) famille entérobactéries • • • • • • • Le Colibacille : Escherichia coli Les Klebsielles : Klebsiella pneumoniae Les Enterobacter : Enterobacter cloacae, E. aerogenes Les Serratia : Serratia marcescens Les Proteus : Proteus mirabilis,P.vulgaris Les Salmonelles : S. typhimurium, S.enteritidis, S. typhi Les Shigelles : S.dysenteriae,S.sonnei. 35 L ROIG 08/2016 BACILLES Gram (-) autres familles • Les Pseudomonas : Pseudomonas aeruginosa (le pyocyanique) • • • • • • • Les Acinetobacter : Acinetobacter baumanii Les Haemophilus : Haemophilus influenzae Les Pasteurelles : Pasteurella multocida Les Bordetella : Bordetella pertussis Les Vibrions : Vibrio cholerae Les Campylobacter: Campylobacter jejuni Les Légionelles : Legionella pneumophila 36 L ROIG 08/2016 BACILLES - MYCOBACTERIES • Bacille de la tuberculose : Mycobacterium tuberculosis • Bacille de la lèpre: Mycobacterium leprae • Autres espèces (dites « atypiques ») Mycobacterium marinum Mycobacterium avium Mycobacterium xenopi… 37 L ROIG 08/2016 3- Morphologie et association Forme Distinction sur le nombre et l’amplitude des spirales Taille 5 à 500 µm Mode de groupement Isolés Exemples Les spirochètes : Treponema pallidum (syphilis) Les spiralées Treponema pallidum Spirochete 38 L ROIG SPIROCHETES • Les Tréponèmes : Treponema pallidum (agent syphilis) • Les Leptospires : Leptospira interrogans (leptospirose) • Les Borrelia : Borrelia burgdorferi (maladie de Lyme) Borrelia recurrentis(fièvres récurrentes) 08/2016 39 L ROIG 08/2016 3- Morphologie et association Forme Exemples Bactéries pédonculées Genre Caulobacter (non patho) Bactéries filamenteuses Genres Actinomyces (svt associé à des inflammations sans être patho) Genre Streptomyces (tellurique = sol) Autres formes 40 L ROIG 3- Morphologie et association Bactéries de très petite taille • Les Mycoplasmes : Mycoplasma pneumoniae, Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum • Les Chlamydia : Chlamydia trachomatis, Chlamydophila pneumoniae, Chlamydophila psittaci • Les Rickettsies : Rickettsia conorii 08/2016 41 L ROIG 08/2016 4- Physiologie et croissance bactérienne • mode de reproduction par scissiparité • En culture solide in vitro 1 bactérie donne naissance à une colonie 42 L ROIG 08/2016 4- Physiologie et croissance bactérienne • Conditions physico-chimiques ▫ ▫ ▫ ▫ Température : 37° pH : neutre ou légèrement alcalin Radiations : sensibles aux UV, rayons X et lumière Pression partielle en oxygène Bactéries aérobie : nécessité d’O2 Bactéries microaérophiles : besoin d’un certain niveau d’O2 Bactéries anaérobies : l’O2 est toxique Bactéries aéro-anaérobie : supportent ou peuvent de passer de l’O2 43 L ROIG 1. 2. 3. 4. Types srespiratoires bactériens 08/2016 Aérobie Microaérophile Aéroanaérobie Anaérobie 44 L ROIG 4- Physiologie et croissance bactérienne • Eléments nutritifs élémentaires ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ Eau Carbone Hydrogène Oligoélements Ions Glucose • Eléments nutritifs spécifiques ▫ Vitamine ▫ Protéines 08/2016 45 L ROIG 08/2016 5 – Relation bactéries/environnement • Bactéries saprophytes de l’environnement : ▫ Présentes dans tous les écosystèmes : sol, air, eau douce et salée. ▫ rôle minéraliser les matières organiques ▫ Généralement inoffensives pour l’être humain ( toxines) ▫ Présentes : peau, tube digestif, flore vaginale ▫ Associées à son hôte par Symbiose Commensalisme Parasitisme 46 L ROIG 08/2016 5 – Relation bactéries/environnement • Bactéries commensales à l’homme • • • • Se développent chez son hôte sans pathogénie Peuvent contribuer à une fonction métabolique Contribuent au maintien de la santé Constituent les 4 principales flores • • • • Flore cutanée Flore de l’arbre respiratoire Flore génitale Flore digestive • Rôles : effet barrière, métabolisme et nutrition, homéostasie 47 L ROIG 08/2016 PEAU Staphylococcus epidermidis Staphylococcus aureus (40-60% porteurs) Propionibactéries (P. acnes) Corynébactéries Cocci à Gram + anaérobies CAVITE BUCCALE 500 espèces, 1010 CFU/ml de salive Streptocoques +++ Staphylococcus epidermidis Neisseria non pathogènes Corynébactéries Anaérobies +++ VOIES AERIENNES SUP 108-109 UFC/cm2 Streptocoques α-hémolytiques Neisseria non pathogènes Corynébactéries Staphylococcus epidermidis Portage : Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Streptocoques β-hémolytiques, Neisseria meningitidis 48 L ROIG 08/2016 5 – Relation bactéries/environnement • Bactéries pathogènes strictes : ▫ Capables de provoquer une pathologie chez un hôte dont les mécanismes de défense sont normaux ▫ Origine bactérienne exogène ▫ Exemples : Mycobacterium tuberculosis tuberculose Vibrio cholerae choléra Salmonella typhi typhoïde 49 L ROIG 08/2016 5 – Relation bactéries/environnement • Bactéries pathogènes opportunistes : ▫ Capables de provoquer une pathologie chez un hôte dont les mécanismes de défense sont affaiblies Rupture de la barrière cutanéo-muqueuse Destruction des flores commensales Baisse de l’immunité ▫ Origine bactérienne endogène ▫ Exemples : Pseudomonas aéruginosa infections Enterocoques diarrhées 50 L ROIG 08/2016 6- Voies de transmissions Modes de contamination DIRECTE INDIRECTE • Contact physique entre source et hôte • Contact cutanéo-muqueux ▫ IST (syphillis, gonorhée) ▫ Plaies infectées • Gouttelettes ▫ Méningocoque ▫ Pneumocoque • Morsures ▫ pasteurella • Intermédiaire entre source et hôte • Surfaces • Matériel (Staphylocoque …) • Aliments (salmonella …) • Eau (choléra, fièvre typhoïde) • Air (tuberculose …) • MAINS • Vecteurs : puces, tiques 51 L ROIG 08/2016 6 – Voies de transmission Voies de contamination • Digestives ▫ eau, aliments souillés ▫ Choléra, typhoïde • Cutanées : ▫ inoculation par contact (plaie souillée) ▫ tétanos, surinfections de palies • Respiratoire ▫ Inhalation ▫ Légionellose, coqueluche 52 L ROIG 08/2016 6 – Voies de contamination • Transcutanée ▫ Inoculation iatrogène (injection, cathéter) ou piqûre d’insecte ▫ Peste, maladie de Lyme • Sexuelle ▫ IST ▫ Syphillis, uréthrite gonococcique, chlamydiae 53 L ROIG 08/2016 7 –Pathogénicité bactérienne • Pathogénicité bactérienne ▫ capacité que possède une bactérie à provoquer une maladie. La pathogénie est l'étude des mécanismes entraînant le déclenchement ou le développement ou l’évolution d'une maladie. 54 L ROIG 08/2016 7 –Pathogénicité bactérienne • Pouvoir pathogène ▫ Ce qui conditionne le type de maladie. Il dépend de l'espèce bactérienne responsable de l'infection (cholera ≠ méningite) ▫ Dépend des capacités à Adhérer aux cellules épithéliales des muqueuses (pili) Produire des toxines Se multiplier Disséminer 55 L ROIG 08/2016 7 –Pathogénicité bactérienne • Virulence : ▫ Représente l’intensité du pouvoir pathogène ▫ Notion quantitative ▫ Pour un même pouvoir pathogène, il existe des souches + ou - virulentes 56 L ROIG 08/2016 8 – Examens diagnostiques et de contrôle • Nature des prélèvements ▫ Biologique : fonction du siège de l’infection oropharynx (angine), urines (infection urinaire), sang (septicémie) … ▫ Environnement : air, eau, terre, surfaces • Culture ▫ Milieux solides ▫ Milieux liquides 57 L ROIG 08/2016 8 – Examens diagnostiques et de contrôle • Examen direct : observation microscopique ▫ Forme, taille, regroupement ▫ Coloration de Gram ▫ Colorations spécifiques • Identification des bactéries ▫ Galeries d’identification (analyse du métabolisme) ▫ Séquençage génétique (analyse moléculaire) • Antibiogramme ▫ Rechercher les sensibilités et résistances aux ATB 58 L ROIG 08/2016 Coloration de Gram urines IU Streptococcus Type D. Coloration de Gram du LCR méningite à Neisseria meningitidis. 59 L ROIG 08/2016 9 –Antibiotiques (ATB) • Définitions ▫ ATB : substance chimique capable d'inhiber ou de détruire les bactéries. ▫ Spectre : ensemble de bactéries sur lesquelles un ATB est actif. ▫ Bactéricide : substance ayant la capacité de tuer des bactéries. ▫ Bactériostatique : substance qui inhibe la croissance bactérienne. Les bactéries vieillissent et meurent. 60 9 –Antibiotiques (ATB) • Cibles d’action des ATB Source : http://www.antibiotique.eu/le-mode-daction.html L ROIG 08/2016 61 9 –Antibiotiques (ATB) L ROIG 08/2016 • Résistance aux ATB ▫ Quand croissance possible en présence de l’ATB ▫ Résistance naturelle propre à toute une espèce spectre ▫ Résistances acquises par mutation ou par expression des plasmides 62 L ROIG Des questions ? 08/2016
