Épreuve E 4 : BASES SCIENTIFIQUES ET

Épreuve E 4 : BASES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES DE LA
BIOLOGIE MEDICALE
Correction de la sous épreuve E 42 : MICROBIOLOGIE
1 - LES INFECTIONS MÉNINGÉES
1 - 1 - Les LCR clairs.
1 - 1 - 1 - Donner la signification du sigle LCR. Liquide céphalo-rachidien.
1 - 1 - 2 - Citer les principales étiologies de méningites à LCR clair et citer les paramètres permettant de les
distinguer.
Étiologies : virus et Mycobactérium tuberculosis et Cryptococcus neoformans (éventuellement Listéria)
Paramètres :
- numération des lymphocytes,
- détermination de la glycorachie [hypoglycorachie < 40% glycémie étiologie
bactérienne ; glycorachie>50% glycémie étiologie virale probable]
- détermination de la protéinorachie [> 0,4 g/L]
- absence de bactéries au Gram (sauf Listeria)
1 - 2 - La cryptococcose.
1 - 2 - 1 - Donner le nom (genre et espèce) de l’agent étiologique.
Cryptococcus neoformans
1 - 2 - 2 - Cette levure présente une caractéristique structurale impliquée dans le pouvoir pathogène : donner
le nom de cette structure et ses rôles. Expliquer la mise en évidence de cette structure au laboratoire.
Capsule polysaccharidique
Rôles :
- protège la bactérie de la phagocytose par chimiotactisme négatif
- est antigénique
- joue un rôle dans l'adhérence aux cellules de l'hôte
État frais à l’encre de Chine : une goutte de suspension bactérienne, déposer à côté une petite goutte
d'encre de Chine, déposer la lamelle ( on réalise ainsi le mélange des deux gouttes). Observer au microscope
à l'objectif 40, condenseur abaissé et diaphragme à moitié ouvert. Se placer dans la zone où l'encre de chine
est légèrement diluée.
L'encre de Chine est une suspension de particules noires de carbone. Les particules noires ne pénètrent pas
dans la capsule entourant la bactérie : elle apparaîtra alors comme un halo clair autour des bactéries.
1 - 2 - 3 - Préciser les modes de contamination.
Essentiellement aérienne, par inhalation des levures présentes dans le milieu. Plus rarement, la
contamination est cutanée, par inoculation traumatique.
1 - 2 - 4 - On peut réaliser dans le LCR une recherche d’antigène circulant : expliquer pourquoi et donner le
principe de ce test.
L'antigène capsulaire de C. neoformans est abondamment libéré dans les liquides biologiques.
La mise en évidence des antigènes circulants s'effectue soit par agglutination de particules inertes
sensibilisées par des anticorps mono- ou polyclonaux anti-antigène capsulaire, soit par des techniques de
type ELISA.
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Épreuve U42 : Microbiologie
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1 - 3 - Cas clinique
1 - 3 - 1 - Expliquer la réalisation d’une ponction lombaire.
La ponction lombaire se fait entre la 4" et la 5" vertèbre lombaire. La ponction lombaire est réalisée par un
médecin avec une asepsie rigoureuse (la peau est désinfectée à la teinture d'iode ainsi que les doigts du
préleveur). Le patient doit être détendu, assis avec dos rond ou allongé en chien de fusil.
1 - 3 - 2 - Citer les milieux à ensemencer systématiquement pour l'étude bactériologique du LCR. Justifier
brièvement puis préciser les conditions d’incubation.
Milieux non sélectifs car les méningites sont monomicrobiennes
Milieux.
- Gélose nutritive (GTS) pour les germes non exigeants incubée à 37°C en aérobiose
- Gélose au sang incubée à 37°C en aérobiose ou/et en anaérobiose pour la recherche des Pneumocoques et
des Streptocoques
- Gélose chocolat + supplément vitaminique incubée à 37°C sous atmosphère enrichie en CO2 pour
la recherche des germes exigeants Haemophilus et des Neisseria
1 - 3 - 3 - Interpréter tous les résultats du patient.
- Un LCR normal est limpide comme une « eau de roche », le LCR du patient est trouble ce qui est toujours
pathologique et signe une méningite d'étiologie microbienne.
Ceci est confirmé par les symptômes du patient.
- Pas d'hématies donc la ponction lombaire n'a pas été traumatisante.
- Le LCR présente plus de 10 éléments/mm3 dont plus de 50 % de polynucléaires il s'agit donc d'un LCR
purulent
- Protéinorachie 0,60 g/L ce qui est supérieur à 0,40 g/L donc hyperprotéinorachie.
- Hypoglycorachie car 10 % de la glycémie donc c'est inférieur à 40 % de la glycémie.
On peut donc s'orienter vers une étiologie bactérienne.
- Un LCR est physiologiquement stérile la présence du méningocoque est donc pathologique.
Conclusion : le patient est atteint d'une méningite bactérienne à méningocoque
1 - 3 - 4 - Décrire la morphologie microscopique du méningocoque à la coloration de gram à partir du LCR.
Diplocoques à Gram négatif de 0,6 à 0,8 micromètre, en situation intracellulaire (car LCR purulent),
disposés en "grain de café" (parfois capsulés)
1 - 3 - 5 - Comment la transmission du méningocoque s'effectue-t-elle ?
Le méningocoque se transmet par contact direct avec les sécrétions du nez ou de la gorge d’un porteur.
1 - 3 - 6 - Décrire (éventuellement à l'aide d'un diagramme) la physiopathologie d'une méningite cérébrospinale à méningocoque.
Porte d’entrée rhino-pharyngée
Contamination par voie aérienne exogène d’un porteur vers un non porteur
Ou plus rarement contamination endogène
↓
Fixation sur les cellules épithéliales sans invasion par les pili ou fimbriae (non constants)
↓
Adhésion et invasion des cellules épithéliales et endothéliales grâce à des protéines :
projections de la membrane externe
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↓
Multiplication intra cellulaire favorisée par des systèmes de captation du fer : les
sidérophores
↓
La colonisation peut passer inaperçue ou aboutir à une angine
↓
Suite à la fragilisation de la muqueuse ou la présence d’une réaction inflammatoire :
franchissement de la barrière rhino-pharyngée favorisée par la capsule action antiphagocytaire.
La présence de protéases clivant les IgA1 contribuent à diminuer l’action des défenses locales
↓
Franchissement des capillaires sanguins : sang
↓
Bactériémie ou septicémie thromboembolique : lors de l’autolyse des bactéries la décharge
massive d’endotoxine entraîne le purpura fulminans et le choc toxique
↓
Par les plexus choroïdes les bactéries gagent les espaces sous arachnoïdiens
puis le LCR : Méningite cérébro-spinale
1 - 3 - 7 - L’antibiogramme montre la présence d’un diamètre d’inhibition autour du disque d’oxacilline
(5µg) égal à 16 mm. La détermination de la CMI en amoxicilline est alors effectuée. Les résultats sont
présentés en annexe 2.
- Expliciter l’abréviation « CMI » et en donner une brève définition.
La Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) correspond à la concentration minimale d'antibiotique
permettant d'inhiber totalement la multiplication bactérienne visible(bactériostase) .
- Il manque une cupule dans le tableau de l’annexe 2. Indiquer la composition, le rôle et le résultat
attendu pour cette cupule manquante.
Il manque le témoin.
Milieu de culture stérile 0,1 mL + inoculum 0,1 mL.
Vérifie que le le milieu de culture contient les éléments nutritifs nécessaires à la croissance du germe
Résultat : culture
- A l’aide du tableau ci-dessous (extrait des recommandations du CA-SFM), interpréter les résultats de
l’antibiogramme et de la détermination de la CMI en amoxicilline.
- la souche est de sensibilité diminuée à l’amoxicilline et/ou à la pénicilline G.
- La CMI est donnée par le dernier tube ne présentant pas de culture visible ici le tube 5 soit une CMI
de 4 µg/mL (en fait 2 µg/mL < CMI ≤ 4 µg/mL)
2 - LES INFECTIONS SEXUELLEMENT TRANSMISSIBLES
2 - 1 - Tractus génital féminin.
2 - 1 - 1 - Décrire les moyens de défense naturels de ce tractus.
Le pH vaginal est de 3,5 à 4,0 (pH acide) effet protecteur contre l'implantation de germes exogènes.
Des glandes sécrétrices de mucus. Le mucus associé à une couche hydrophile empêche l’adhérence des
bactéries. La composition physico-chimique du mucus est sous la dépendance des œstrogènes.
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Le renouvellement cellulaire : la cavité vaginale est formée d ‘un épithélium (épithélium stratifié). Ces
couches cellulaires se renouvellent sous l’effet des hormones sexuelles. Au cours de leur différenciation et
de leur maturation, les cellules se détachent et entraînent avec elles les bactéries adhérentes.
Des IgA sécrétoires
2 - 1 - 2 - Expliquer précisément l’origine de l’acidité vaginale et préciser ce qui se passe à la ménopause.
Le pH acide est du à la production d’acide lactique à partir du glycogène qui s’accumule sous l’action des
oestrogènes au niveau des cellules intermédiaires de la muqueuse et qui est libéré lors de leur desquamation.
C’est le bacille de Doderlein ou Lactobacillus acidophilus stimulateur de la glycogenèse qui est à l’origine
de cette production.
A la ménopause la production d’œstrogènes diminue donc moins de glycogène qui s’accumule donc
moins d’acide lactique produit. D’où augmentation du pH et apparition d’une flore bactérienne diversifiée.
2 - 2 - Infections à Neisseria gonorrhoeae
2 - 2 - 1 - Préciser le rôle de ces facteurs dans la pathologie de la bactérie
Pili et projections de la membrane externe P2 : antigènes d’adhésion et résistance à la phagocytose
IRP (sidérophores) : capables de chélater l'ion Fe3+ (captation) et assimilation du fer : il est nécessaire à
la croissance et la multiplication.
Protéases : hydrolyse des IgA1 sécrétoires : inhibition des défenses locales
2 - 2 - 2 - Détailler les différentes étapes du diagnostic d’une urétrite aiguë au laboratoire.
Prélèvement du pus urétral (écouvillon)
Le gram du pus est significatif et révèle la présence de très nombreux diplocoques gram négatif en grain
de café intra leucocytaires.
Éventuellement culture et identification du germe.
2 - 2 - 3 - Neisseria gonorrhoeae est susceptible de produire une β lactamase.
Mode d’action :
Passage par les porines
Traversée de l’espace périplasmique
Cible : PLP : transpeptidases
Arrêt de la synthèse du peptidoglycane
Arrêt de la synthèse de la paroi
Qu’est-ce qu’une β lactamase ?
Les bêta-lactamases sont des enzymes responsables de la résistance des bactéries vis-à-vis de certains
antibiotiques bêta-lactamine. Elle hydrolyse le cycle bêta-lactame inhibant ainsi les propriétés antibiotiques
de la molécule.
Le test qui permet de dépister la β lactamase est le test chromogènique céfinase.
Un disque (jaune) est imprégné d’une céphalosporine associée à un chromogène, si la bactérie produit
l’enzyme : obtention d’une coloration rouge due à la libération du chromogène.
2 - 3 - Infections à Chlamydia et à Mycoplasma
2 - 3 - 1 - Les mycoplasmes sont des bactéries naturellement résistantes aux céphalosporines:
- Définir la résistance naturelle.
Résistance innée d’une famille, genre, espèce à un antibiotique, transmission verticale ; origine
chromosomique, définit le phénotype sauvage, aide à l’identification.
Expliquer la résistance naturelle aux céphalosporines de ces microorganismes.
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Les céphalosporines font partie de la famille des β lactamines, antibiotiques agissant sur la paroi
bactérienne, ces bactéries sont dépourvues de paroi.
2 - 3 - 2 - Le document de l’annexe 3 présente le cycle de multiplication des Chlamydiae : donner sur la
copie les numéros dans l'ordre en donnant une phrase explicative pour chaque numéro.
1- Adhésion et pénétration de la forme infectieuse : le corps élémentaire
2 -Maturation du corps élémentaire en corps réticulé : doué de réplication
3 -Multiplication des corps réticulés : formation d’une inclusion
4 -Transformation (différenciation) des corps réticulés en corps élémentaires
5- Libération des corps élémentaires lors de l' éclatement de la cellule
2 - 3 - 3 - Préciser en justifiant les précautions à respecter lors du prélèvement dans le contexte d’une
pathologie engendrée par ces bactéries.
Ces bactéries sont intracellulaires il faut donc décrocher les cellules de la muqueuse par une cytobrosse et en
quantité suffisante au niveau du col de l’utérus chez la femme (cervicite à inclusion) et au niveau de l’urètre
antérieur chez l’homme (urétrite à inclusion)
2 - 4 - HIV et SIDA
2 - 4 - 1 - Donner la signification de VIH et SIDA.
VIH = Virus de l'Immunodéficience Humaine,
SIDA = Syndrome d'Immuno-Déficience Acquis
2 - 4 - 2 - La structure du VIH-1 est schématisée par le document de l’annexe 5.
2 - 4 - 2 - 1 - Reporter les numéros de l’annexe 5 sur la copie et donner les légendes correspondantes.
1 – nucléocapside (ou ARN viral)
2 – ARN viral (ou nucléocapside)
3 – transcriptase invese
4 – bicouche phospholipidique
5 – glycoprotéine gp 120
6 - glycoprotéine gp 41
7 – matrice protéique
8 – intégrase
9 – capside
10 - protéase
2 - 4 - 2 - 1 - Dégager les principales caractéristiques de structure de ce virus.
ARN monocaténaire en double exemplaire, symétrie de la capside non déterminée , enveloppe
2 - 4 - 3 - Citer les voies de contaminations par le VIH.
- transmission parentérale (par le sang)
- transmission sexuelle
- transmission materno-fœtale
2 - 4 - 4 - Expliquer précisément chacune des étapes A à L de la multiplication virale à l’aide du schéma
fourni par l’annexe 6
Étape d’infection : ABC
A : reconnaissance du récepteur CD4
B : Fixation du virus par la gp 120 sur le récepteur CD4 des cellules immunitaires Un autre récepteur est
impliqué dans la suite du cycle, le CCR5 .
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Pénétration : entrée du virus dans le lymphocyte T4 (la cellule hôte). La fixation de gp 120 à CD 4 permet
de démasquer une autre protéine membranaire virale : gp 41. Celle-ci s'insert alors dans la membrane du
lymphocyte, permettant la fusion des deux membranes, et ainsi l'entrée du virus dans la cellule
C : Décapsidation : libération intracytoplasmique de l’ARN génomique et des enzymes associées
Étape d’eclipse : D,E,F,G,H,I
D: transcription du génome en ADN bicaténaire par la reverse transcriptase.
E : entrée de l’ADN viral dans le noyau de la cellule infectée
BTS Analyses de biologie Médicale SUJET 0 Session 2009
Épreuve U41 : Microbiologie Durée 3 heures coefficient 2
Code : sujet 0 Microbiologie 2008 et correction Page : 14/15
F : intégration de l’ADN dans l’ADN chromosomique de la cellule sous forme de provirus grâce à
l’action de l’intégrase
G : transcription du provirus sous l’action d’une ARN pol cellulaire (ARN pol II) en m ARN
H : réplication par utilisation de cet m ARN
I : traduction (synthèse des protéines virales)
Étape de maturation : J
J : encapsidation des génomes ,maturation des protéines (rôle de la protéase) formation de bourgeons
membranaires
Étape de libération : KL
K et L: libération par extrusion des bourgeons
2 - 4 - 5 - Lors d’un SIDA avéré, des infections opportunistes se manifestent dont les candidoses.
2 - 4 - 5 - 1 - Préciser le nom d’une espèce responsable de candidoses. Donner ses caractéristiques
morphologiques.
- Candida albicans
- levure ovalaire avec bourgeons et pseudomycelium
2 - 4 - 5 - 2 - Parmi les tests permettant son identification, on peut réaliser le test de blastèse. Préciser la
lecture dans le cas d’un test positif.
Présence à l’état frais de tube germinatif
2 - 4 - 6 - Localiser son action possible sur le cycle viral en justifiant la réponse.
Analogue nucléotidique qui Inhibe l’action de la reverse transcriptase -étape D
2 - 4 - 7 - Sérodiagnostic d’une infection par le VIH par immuno-empreinte
2 - 4 - 7 - 1 - Donner les quatre principales étapes de cette technique.
- séparation des protéines du virus inactivé en fonction de leur poids moléculaire par électrophorèse
sur gel de polyacrylamide
- transfert sur membrane de nitrocellulose
- incubation de la membrane avec le sérum à tester
- révélation de la fixation des anticorps par techniques immuno-enzymatiques
2 - 4 - 7 - 2 - Analyser l’ensemble des résultats obtenus à chacune des dates de l’examen, présentées en
annexe 7 .Conclure .
Premier examen (03/01/2008) : l’immuno-empreinte est négative et l’antigénémie élevée,c’est la
primoinfection
Dans les 2 mois suivants on observe un effondrement de l’antigénémie et une immuno-empreinte de plus
en plus positive révélant la mise en place des différents anticorps anti-VIH : c’est la séroconversion.
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3 - LES INFECTIONS INTESTINALES ET URINAIRES
3 - 1 - Quel est l'intérêt du bouillon d'enrichissement ?
Les Salmonella ne sont présentes dans les selles qu'en très petite quantité au sein d'une flore commensale
variée et dense, le bouillon d'enrichissement va favoriser préférentiellement le développement des
Salmonella (les autres sont inhibée ou leur croissance ralentie).
3 - 2 - Donner la définition d’un milieu sélectif.
Milieu sélectif : milieu solide qui inhibe la croissance de certains germes au profit d’autres. Seul une espèce
ou un genre ou une famille bactérienne cultivera.
3 - 3 - Quel sera l'aspect des colonies de Salmonella spp. sur le milieu Hektoen ? Justifier.
Colonies vertes sucres - : les Salmonella n'utilisent aucun des glucides présents dans le milieu (Lactose,
Saccharose, Salicine)
Colonies à centre noir H2S+: les Salmonella produisent du sulfure d'hydrogène à partir du thiosulfate de
sodium qui réagit avec le citrate de fer ammoniacal pour donner un précipité noir.
3 - 4 - Pour la suite de l'analyse, on utilise un milieu urée-indole.
3 - 4 - 1 - Expliquer l’intérêt du test « uréase rapide » dans le cadre de la recherche de Salmonella spp. lors
d’une coproculture.
Dans les selles on retrouve des bactéries commensales qui peuvent donner la même morphologie
macroscopique sur Hektoen : ce sont les Proteus.
Pour différencier les deux genres on réalise l’uréase rapide, les Proteus seront uréase positive et les
Salmonella seront uréase négative.
3 - 4 - 2 - Citer les deux enzymes impliquées dans le métabolisme du tryptophane qui sont recherchées avec
ce milieu. Écrire les réactions chimiques de chacune d'entre elle (formules chimiques non demandées).
- Tryptophanase et tryptophane désaminase (TDA)
Tryptophane + H2O Tryptophanase
indole + acide pyruvique + NH3
-
Tryptophane +
H2O
Tryptophane
désaminase
acide indole pyruvique + NH3
3 - 4 - 3 - Expliquer comment les activités de ces deux enzymes sont révélées grâce à ce milieu.
- La production d’indole est révélée par le réactif d’'Erlich Kovacs (James).
Un résultat positif sera caractérisé par l'apparition d'un anneau rouge à l'interface milieu – réactif.
- La TDA est mise en évidence par l'ajout de perchlorure de fer entrainant une coloration brune foncée.
3 - 5 - Une jeune femme présente les signes cliniques d'une infection urinaire justifiant la réalisation d'un
ECBU.
3 - 5 - 1 - Que signifie le sigle ECBU ? Examen Cyto-Bactériologique des Urines
3 - 5 - 2 - On utilise un milieu USB
3 - 5 - 2 - 1 - Définir un milieu chromogène puis donner l’intérêt de l’utilisation d’un milieu chromogène
dans le cadre d’une infection urinaire. Préciser comment se réalisent l’ensemencement et la lecture de la
bactériurie sur un tel milieu.
Le substrat chromogène est un analogue structural d’une molécule naturellement clivée par une enzyme
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bactérienne spécifique (en général chromophore + auxochrome). Après clivage le chromophore libéré
(l’aglycone) acquiert des propriétés chromogéniques on obtient des colonies colorées. Le chromophore
précipite sans diffuser dans la gélose afin de permettre une bonne différenciation des colonies dans une
culture plurimicrobienne.
Isolement des bactéries urinaires et identification de certaines bactéries grâce à la mise en évidence
d’enzymes spécifiques entraînant un changement de couleur d’un (ou des) substrat(s) chromogène(s)
sensible(s) et hydrolysé(s) sous l’action des enzymes recherchés.
L’ensemencement est réalisé à l’aide d’une anse calibrée stérile à 10 µl :
- immerger l’anse dans l’urine en la tenant verticalement ;
- décharger le contenu de cette oese en appuyant la boucle sur le haut de la gélose
- tirer de ce point une verticale jusqu’au milieu de la boîte ;
- sans recharger l’anse, faire des stries perpendiculaires serrées en partant du point de dépôt puis des stries
plus larges à partir du milieu de la gélose pour avoir un bon isolement des colonies.
- Le compte de germes est réalisé en dénombrant les « unités formant colonies » (UFC) sur le milieu
CPSID2: on compare la densité des colonies présentes sur la gélose à celle du schéma fourni par la fiche
technique.
3 - 5 - 2 - 2 - Expliquer la coloration rose des colonies et interpréter ce résultat sachant que le dénombrement
révèle un nombre d’UFC/mL de 105.
- Coloration rose : ß-galactosidase + et ß-glucosidase – donc suspicion de Escherichia coli
- Bactériurie significative > 105 UFC/mL : infection urinaire probable
3 - 5 - 3 - Quels sont les principaux moyens naturels de défense contre l’infection urinaire ?
Les principaux moyens naturels de défense contre l’infection urinaire sont des moyens aspécifiques :
- volume du flux urinaire (environ 1,5 L par jour),
- vidanges régulières et complètes de la vessie (4-5 fois par jour),
- intégrité et imperméabilité de la muqueuse (urothélium) qui recouvre les cavités urinaires,
- sécrétion d'une protéine particulière (Tamm-Horsfall) sécrétée par le rein et présente dans les urines,
- sécrétions vaginales chez la femme et prostatiques chez l'homme.
3 - 5 - 4 - Un antibiogramme est réalisé par la méthode « E-test ». Le résultat obtenu pour le cefotaxime est
présenté en annexe 4.
- Exposer le principe de l’E-test.
Le Etest® est appliqué sur la surface d'un milieu gélosé type Mueller Hinton préalablement ensemensé.
Après incubation, on observe une ellipse d'inhibition. Au point d'intersection entre la zone d'inhibition et la
bandelette, la concentration en antibiotique correspond à la CMI de la souche étudiée.
- Interpréter le résultat obtenu sachant que la CCi est égale à 1 mg/L et la CCs est égale à 2 mg/L.
Lecture de la CMI = 1 mg/L
Donc CMI = CCi on classe donc le résultat dans la catégorie intermédiaire.
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