Les agents infectieux

2- Les agents infectieux
Présentation du monde microbien
Mécanismes d’action
Introduction
Le monde microbien est composé de
–
–
micro-organismes = d’organismes visibles seulement au
microscope, capables de se reproduire de manière autonome,
virus qui ne sont visibles qu’au microscope électronique et
surtout qui ne sont pas des organismes autonomes car ils ne
peuvent se reproduire sans infecter une cellule hôte.
Micro-organismes et virus constituent ce que l’on appelle communément les
microbes.
En fonction de la structure de ces agents microscopiques, on distingue :
• les bactéries ou procaryotes,
• les micro-organismes eucaryotes (parasites et champignons microscopiques)
• et les virus.
Les agents infectieux sont majoritairement des microorganismes, par exemple
des bactéries ou des virus.
Cependant, certains ne sont pas des organismes (les prions), d'autres ne sont pas
microscopiques (les vers parasites).
Définitions
Un agent infectieux est un agent biologique responsable d'une maladie.
Une maladie infectieuse est une maladie provoquée par la transmission
d'un micro-organisme, elle peut être plus ou moins contagieuse (transmissible
d’homme à homme)
Le pouvoir pathogène d'un agent infectieux mesure sa capacité à provoquer
une maladie chez un organisme hôte.
La virulence d'un agent infectieux mesure sa capacité à se développer dans un
organisme (pouvoir invasif) et/ou à y sécréter des toxines (pouvoir toxique).
La virulence est une notion quantitative alors que le pouvoir pathogène est
une notion qualitative
2.1. Les bactéries, procaryotes
a - structure
(facultative)
(facultatif)
(facultatifs)
différence
selon Gram +
et Gram -
b- forme et taille
Quelques microns (micromètre µm)
Forme
– bâtonnet = bacille
– sphérique = coque
c- mode de vie
 Reproduction :
asexuée la plupart du temps,
par scissiparité = division
binaire
 Habitat : eau, sol,
milieux extrêmes,
hébergées par autres
êtres vivants
 Les différents types de relation homme-bactérie
• Homme en contact étroit permanent avec des bactéries
• Un être humain c’est:
– 1013 cellules et…. 1014 bactéries !!
– Plus de 1000 espèces bactériennes!
• Cette association intime et durable entre des organismes
de différentes espèces est dénommée symbiose. Elle est
régit par un bénéfice mutuel (mutualisme).
• En microbiologie on parle le plus souvent de
commensalisme et de bactéries commensales
Les différents types de relation homme-bactérie
• L’ensemble des espèces commensales constitue
la flore commensale ou microbiote
• Le microbiote diffère selon les sites, on parle de
microbiotes intestinal, vaginal, cutané…
• Il est indispensable de connaître les
caractéristiques de chacun de ces microbiotes++
– Sa composition
– Son rôle bénéfique
Les différents types de relation homme-bactérie
Les différents types de relation homme-bactérie
• Exemple du microbiote intestinal
– Digestion de certaines molécules
– Participe à l’apport en vitamine K
– Développement et maturation du système
immunitaire
– Effet barrière (vis à vis de bactérie indésirable)
– …..mais certains microbiotes serait moins
bénéfiques que d’autres: implication dans
l’obésité, certaines maladies inflammatoires!!
Les différents types de relation homme-bactérie
• Distinguer les bactérie commensales des bactéries
saprophytes
• Le saprophytisme: type de nutrition utilisant les
matières organiques en décomposition
• Les bactéries saprophytes sont des bactéries de
l’environnement. Leur présence au sein d’un
organisme humain est le plus souvent transitoire sauf
lors de la déstabilisation d’un microbiote (lors d’une
antibiothérapie par exemple)
Les différents types de relation homme-bactérie
• A coté de cette relation paisible il peut exister une
relation conflictuelle entre une bactérie et
l’organisme humain
• Les espèces bactériennes capables d’induire ce
conflit ont un pouvoir pathogène dont le mécanisme
est appelé pathogénicité
• NB:
– Pathogène = notion qualitative = être capable d’induire ou
non une maladie
– Virulent = notion quantitative Un fort inoculum bactérien
qui induit une simple fièvre # un faible inoculum létal dans
100% des cas!!!
d- Croissance et développement
 Nutriments : les bactéries savent utiliser de nombreux
nutriments
ex :sucre, alcool, acide aminé, hydrocarbure, matière minérale
 Courbe de croissance
Une souche de bactéries est placée dans un milieu où les
nutriments ne sont pas renouvelés. On distingue alors quatre
phases dans le développement de la colonie
(le nombre d'individus et la durée de chaque phase étant
fonction de la nature de la souche bactérienne et de la nature du
milieu de culture).
Calcul
Dans des conditions optimales, une population bactérienne peut doubler
toutes les 20 min (temps de génération). Une seule bactérie peut alors
donner naissance à combien de bactéries en 24 h?
2 (24*3) = 4,7x 1021
Nombre théorique car épuisement des ressources
 Facteurs influençant la croissance bactérienne
Température
pH
Concentration en nutriments
Teneur en eau et pression osmotique : l’absence
d’eau ou la concentration élevée en sucre ou en sel limite
le développement, techniques de conservation = séchage,
lyophilisation, salaison, confitures…
Multiplication des microorganismes et température
Chaque microorganisme a un domaine de température optimale, favorisant son
développement. Des températures inférieures gênent sa croissance. Des températures
supérieures gênent aussi sa croissance, mais peuvent aussi entraîner sa mort par
dénaturation des protéines enzymatiques nécessaires à son fonctionnement.
Multiplication des microorganismes et pH
Chaque microorganisme se développe dans
une gamme de pH donnée :
• Acidophiles (Lactobacillus)
• neutrophiles,
• alcalinophiles ou basophiles (Vibrio)
Leur résistance à un écart de pH est très
variable.
La plupart des microorganismes ont un pH
optimal compris entre 4 et 7,5.
Multiplication des microorganismes et dioxygène
Le dioxygène est indispensable à certains microorganismes (aérobies stricts
comme Pseudomonas) alors qu'il est toxique pour d'autres (anaérobies stricts comme
le bacille botulique). D'autres encore sont indifférents (anaérobies facultatifs
comme Escherichia coli) ou n'ont besoin que de très peu de dioxygène (microaérophiles comme les mycobactéries).
 Sporulation
Diverses espèces bactériennes ont la faculté de former des cellules spécialisées montrant
une résistance accrue à des facteurs d'environnement défavorables, notamment à une
température élevée, à l'absence d'éléments nutritifs ou à la dessiccation.
Cellule végétative
Spore
 Thermorésistance : les spores présentent une résistance très élevée à la chaleur. Elles
peuvent résister plus de 10 minutes à 80°C.
 Les spores présentent une très bonne résistance à divers agents physiques ou
chimiques comme les radiations, la pression, les antibiotiques ...
 Les spores présentent également une très bonne résistance au temps
 Biofilm
Exemples : plaque dentaire et tartre
*
* contrainte appliquée de manière parallèle ou tangentielle à une face d'un matériau
Phases de formation d’un biofilm
porines
*
* La détection du quorum correspond au mécanisme de synchronisation de
l'expression (ou de la répression) de gènes particuliers, au sein d'une population
bactérienne et en fonction de la densité de cette population
2.2. Mécanismes de pathogénicité
Les bactéries pathogènes sont des bactéries responsables d'une
maladie même chez le sujet " sain " (ex typhoïde, choléra,
tuberculose, méningite...).
2.2.1. Les différents types de bactéries pathogènes
• Le pathogène strict
• Le pathogène occasionnel
• Le pathogène opportuniste
• Le pathogène strict: sa présence signe obligatoirement une
infection car n’a jamais de relation de commensalisme avec
l’organisme humain:
– Mycobacterium tuberculosis, Shigella sp, Chlamydia trachomatis
• Le pathogène occasionnel:
Bactérie de portage transitoire ou de la flore commensale qui
occasionnellement provoque une infection, le plus souvent en
raison d’un facteur favorisant:
– Infection à pneumocoque (faisant suite à une infection virale)
– Infection à Staphylococcus aureus (staphylocoque « doré ») après
effraction cutanée
– Infection urinaire à Escherichia coli
Lorsque ces bactéries sont présentes chez un individu en dehors de
tout processus infectieux on parle de porteur sain
Exemple : 30% des individus sont porteurs sains permanents de
Staphylococcus aureus
30% des individus sont porteurs sains transitoires de
Staphylococcus aureus
• Le pathogène opportuniste:
bactérie uniquement pathogène chez des individus dont
les défenses sont altérées de façon profonde et durable
(souvent en milieu hospitalier)
• Ces espèces peuvent appartenir à la flore commensale
ou être des saprophytes
– Staphylococcus epidermidis et infection des prothèses
– Pseudomonas aeruginosa et patient intubé
– Listeria monocytogenes et grossesse
2.2.2. La pathogénicité
• Réponds à des étapes successives
– A. Etablir un contact étroit avec l’hôte « Adhésion »
– B. « Agresser » l’hôte et éventuellement y entrer
« phénomène d’invasion »
– C. Persister dans l’hôte: contrecarrer/échapper aux
défenses de l’organisme
• NB: Certaines bactéries « court-circuitent » les
deux premières étapes en utilisant un vecteur:
– Borrelia burgdorfori (Mal de Lyme) et la tique
– Yersinia pestis (La peste) et la puce
A. Etablir un contact étroit avec l’hôte « Adhésion »
• Pour arriver au contact, nécessité parfois d’être
mobile :
• Pour traverser un mucus et entrer en contact d’un
épithélium : Helicobacter pylori
• Pour lutter contre les flux, ascension des bactéries dans
l’arbre urinaire : Escherichia coli et pyélonéphrites
• Ces bactéries utilisent les flagelles
• Nécessité ensuite d’adhérer :
H. pylori
• Utilisation d’adhésines reconnaissant spécifiquement
un récepteur à la surface d’une C eucaryote (spécificité
du site infecté pour certaine bactérie)
Figure – Structure et aspect microscopique des Enterobacteriaceae
Coloration
de Gram
Coloration
de Leifson
ciliature péritriche
ribosome
ARNm
plasmide
ADN génomique
Flagelle
(Antigène H)
Pili / fimbriae
(adhésines)
Capsule {inconstante}
(Antigène K)
Paroi (+/- Capsule)
Lipolysaccharide (LPS)
Polysaccharide
(Antigène O)
Core
Lipide A
(Endotoxine)
Membrane Externe
Porine
Peptidoglycane
β-lactamase
PLP
Cytoplasme
Membrane Plasmique
• Nécessité de se nourrir :
 Il existe une lutte acharnée entre bactérie et les C
eucaryotes pour acquérir un métal précieux…: le Fer
 Le fer libre est quasi inexistant dans l’organisme et est
toujours lié à des molécules de transport (transferrine,
lactoferrine) ou de réserve (ferritine)
 Les bactéries présente un arsenal important de
systèmes de capture du fer
– Récepteur avec forte affinité pour la transferrine et
internalisation: méningocoque
– Sécrétion de sidérophores: molécules excrétées par la
bactérie avec une très forte affinité pour le fer qui
« arrachent » le fer aux protéines eucaryotes et
réintègre la bactérie après internalisation
B. « Agresser », les armes de destruction massive
3 principaux types :
• Éléments de la paroi bactérienne et induction d’une
réaction inflammatoire
• Secrétions d’enzymes effet délétère sur les
composantes des tissus (hors cellules)
• Toxines protéiques  effet délétère sur les cellules
(cytotoxines)
C. Échapper aux défenses de l’hôte
• Capsule: enveloppe polysaccharidique externe
– Masque les constituants de la paroi, vis à vis du
complément ou des anticorps  haute capacité a
disséminer dans le sang
– Certaines capsules ont de plus
• Une capacité à inhiber l’activation du complément
• Une ressemblance avec les antigène du soi et donc
n’induise pas la synthèse d’anticorps
• Pour vivre heureux… Vivons cacher… au sein
même de l’ennemi !!!
– Capacité de survie intracellulaire (cellule épithéliale,
voire cellule phagocytaire)
– On distingue
• Pathogènes intracellulaires obligatoires
– incapable de survivre hors d’une cellule
• Pathogènes intracellulaires facultatifs
– Capable de survivre dans une cellule et hors de la cellule
• Pathogènes intracellulaires obligatoires
– Adaptation totale à son hôte et donc dépendance++
– Infect° peu sévère, à bas bruit…ne pas tuer son
hôte!
– Bactéries types: Chlamydia, Rickettsia
• Pathogènes intracellulaires facultatifs
– Pour permettre le passage d’une barrière:
barrière digestive: Salmonella, Listeria….
– Pour échapper au prédateur: Legionella et
amibes permet d’échapper aux phagocytes
– Authentique mécanisme de protection et
persistance au long cours dans l’organisme:
Mycobacterium tuberculosis
Exemples de Facteurs de virulence des bactéries
pathogènes
a) intoxinations : sans colonisation de l'hôte,
présence toxine suffit
Ex : botulisme
Toxine botulique
b) Colonisation de l’hôte au niveau de la porte d'entrée :
plusieurs types de pouvoir pathogène peuvent s'exprimer :
b.1. Le pouvoir pathogène est du à la diffusion d'une toxine à
distance de la porte d'entrée
• Vibrio cholerae (choléra). Dans ce cas, il y a colonisation de l'intestin et
•
•
•
•
production de la toxine cholérique qui va être responsable de la perte hydroélectrolytique
Escherichia coli entérotoxinogène (diarrhée des voyageurs), même
mécanisme que pour le choléra
Bordetella pertussis (coqueluche). La muqueuse colonisée est l'arbre trachéobronchique. La production de la toxine va être responsable de la toux et des signes
généraux et éventuellement cardio-vasculaires
Staphylococcus aureus producteur de TSST (syndrome de choc toxique). Le
staphylocoque colonise une muqueuse (vaginale par exemple) et la production de
toxine qui diffusera sera responsable du choc.
Corynebacterium diphtheriae (agent de la diphtérie). Le pathogène est
responsable d'une angine, secondaire à la multiplication bactérienne, mais seules
les souches produisant la toxine diphtérique pourront donner le croup ( laryngotrachéo-bronchite) et les signes généraux
• Clostridium tetani (Tétanos) spores, produit une neurotoxine
La tétanospasmine inhibe la fusion des vésicules
synaptiques avec la membrane plasmique dans le
neurone présynaptique qui inhibe les réflexes
moteurs, empêchant de ce fait la libération des
neuromédiateurs dans l'espace ou la (fente)
intersynaptique.
Il en résulte une hyperexcitabilité des neurones
moteurs et des contractures localisées puis
généralisées, permanentes, douloureuses et
paroxystiques des muscles squelettiques.
b.2. Le pouvoir pathogène résulte d 'une inflammation
au niveau de la porte d 'entrée, secondaire à la
multiplication bactérienne.
•
•
•
•
Shigella responsable d'une dysenterie
Neisseria gonorrhoeae responsable de la blennorragie
Salmonella typhimurium (diarrhée)
Abcès cutanés / furoncles dus à une multiplication localisée
de Staphylococcus aureus
• Angines, sinusites, otites, bronchites le plus souvent dues à des
bactéries de la flore commensale du nasopharynx qui deviennent
pathogènes (streptocoques, pneumocoques, Haemophilus,
anaérobies..).
• Infections urinaires, basses le plus souvent, ou encore atteinte du
rein dues à Escherichia coli
b.3. Le pouvoir pathogène résulte d'une dissémination du
microorganisme à partir de la porte d'entrée :
On distingue deux types de pathogènes selon que la multiplication
bactérienne ait lieu à l'intérieur ou à l'extérieur d 'un compartiment
cellulaire
→ Les bactéries à multiplication intra-cellulaire
Le plus souvent le compartiment dans lequel la multiplication prend
place sont les macrophages
•
•
•
•
•
Mycobacterium tuberculosis (tuberculose)
Salmonella typhi (typhoïde)
Listeria monocytogenes (listériose)
Brucella (brucellose)
Legionella (Maladie des légionnaires)
→ Les bactéries à multiplication extra-cellulaire
Il s 'agit du pouvoir pathogène le plus fréquent. Les bactéries se
multiplient dans le secteur extra-cellulaire et sont équipées pour
résister à l'activité bactéricide du complément et à la phagocytose par
les polynucléaires
•
•
•
•
•
Septicémies (Escherichia coli, Staphylococcus aureus…)
Pneumonies (Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae...)
Pyélonéphrites (Escherichia coli, Proteus mirabilis..)
Méningites (Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae)
Endocardites (Streptococcus, Enterococcus...)
Pour en savoir plus http://www.microbes-edu.org/etudiant/etudiants.html
2.2.3. moyens de lutte
• Antibiothérapie = Les ATB
 Petite histoire de la pénicilline
 Mode d’action des ATB
 Résistance aux ATB et BMR
• Antiseptiques et désinfectants (voir autre
cours)
Pour en savoir plus
http://www.microbes-edu.org/etudiant/antibio1.html
• Substance bactéricide ou bactériostatique
Cibles des antibiotiques
antibiogramme
Antibiotiques : mécanisme d'action et de résistance
BMR Bactéries multi résistantes = SARM et EBLSE (SARM : S.aureus
résistant à la méticilline (oxacilline)
EBLSE : entérobactérie productrice de bétalactamases à spectre étendu)
▫ Accumulation de mécanismes de résistance à plusieurs antibiotiques
majeurs, difficultés thérapeutiques
▫ Diffusion en France déjà établie
BHRe = Bactéries Hautement Résistantes émergentes = ERG et EPC
(EPC : Enterobactéries productrices de carbapenemase ,
ERG : Enterocoques résistances au glycopeptides)
▫ Commensale du tube digestif
▫ Etape supplémentaire dans la résistance, vers l’impasse thérapeutique
▫ Risque de transfert du mécanisme de résistance (ERG vers S. aureus…)
▫ Diffusion en France sporadique ou épidémique limitée
2.3. les champignons
Eucaryotes = possède un vrai noyau
• hétérotrophes vis-à-vis du carbone
• paroi cellulaire chitineuse (comme celle des Insectes).
• reproduction via des spores
• appareil végétatif est un thalle
Principales mycoses
 unicellulaire = levures, ex : Candida albicans
donnant des candidoses, buccale = muguet ou
génitales
 pluri cellulaire, ex : moisissures Aspergillus
≠Pénicillium (alimentaire)
Muguet
Aspergillus
Pénicillium
Aspergillus fumigatus aspergillose pulmonaire, contamination spores dans air
Touffe de filaments
mycéliens enchevêtrés
 Mycoses cutanées
Antifongiques
•
•
•
•
locaux ou systémiques
imidazolés ou amphotéricine
Fongistatique ou fongicide
Altére la structure de l’ergostérol ou inhibe sa synthèse. L’ergostérol est un
constituant essentiel de la membrane.
2.4. Les parasites
Sont considérés comme parasites des êtres vivants qui,
pendant une partie ou la totalité de leur existence,
vivent aux dépens d'autres organismes appelés hôtes.
La majorité sont des Eucaryotes animaux
• unicellulaires = Protozoaires (paludisme,
toxoplasmose, amibiases)
• ou pluricellulaires : Helminthiases (vers)
Classification des parasites
 PROTOZOAIRES : unicellulaires, doués de mouvement
•
Embranchement des rhizoflagellés
- Classe des flagellés : se déplacent par des flagelles
• T
Trypanosome
Giardia
Trichomonas
- Classe des rhizopodes (ou amibes) : se déplacent grâce à des pseudopodes
PROTOZOAIRES :
• Embranchement des ciliés :
possèdent des cils
• Embranchement des sporozoaires
Plasmodium
METAZOAIRES :pluricellulaires, organisés en tissus (Helminthes ou vers)
• Embranchement des Némathelminthes (Vers ronds)
– Classe des Nématodes
Ascaris
• Embranchement des Plathelminthes (vers plats)
– Classe des Trématodes
douve
– Classe des Cestodes
Taenia
• les parasites du
tube digestif
• parasites du sang
• parasites génitourinaires
• Ectoparasites (poux)
Traitement spécifique pour chaque parasite,
exemple antipaludique = quinine
2.5. Les virus
Ni eucaryote ni procaryote, pas cellule car incapable de
vivre et de se reproduire sans hôte, dépourvu d’organites
et d’enzymes en général.
Caractéristiques :
• parasite intracellulaire obligatoire.
• composé d'une ou plusieurs molécules d'acide
nucléique (soit d'ADN, soit d'ARN, simple ou double
brin), entourées d'une coque
de protéines appelée capside,
• parfois enveloppe.
Structure des virus
Retrouver les
légendes
correspondantes
Capsomère
Nucléocapside
Capsule
Enveloppe
Acide nucléique
Protéine membranaire
Virion
Viroses humaines :
Le rhume, la grippe, la varicelle, la rougeole, la mononucléose
infectieuse, sont des exemples de pathologies humaines relativement
courantes d'origine virale.
Autres exemples plus nocifs : SIDA et HIV, SRAS , la grippe aviaire, la variole, ou
les fièvres hémorragiques causées par le virus Ebola.
Antiviraux, ex : interféron
étapes des cycles viraux :
Attachement, pénétration, décapsidation,
Réplication, assemblage , libération
dépend nature ac nucléique
HCV : ARN (+) donc directement traduit
Virus hépatite B à ADN
Cas des rétrovirus :
transcriptase inverse
Ex HIV
Bilan Pouvoir pathogène
• Stricte ou opportuniste
• Dépend
– agressivité et virulence
– Nombre germes
– et moyens défense organisme
Bilan sur les infections
• Colonisation/contamination
• Les différentes phases
La chaîne de transmission
situation 3 fiche 8
• Les sources de contamination = réservoir humain
et aérobiocontamination
• Les modes de transmission : direct (mains),
indirect (objet, linge), endogène et exogène
• Les voies de pénétrations : 5
– Respiratoire : toux, éternuements
– Cutanéomuqueuse : mains, ongles, écorchures, baiser,
voies urinaires
– Entérale : tube digestif
– Génitale : IST
– Parentérale : gestes invasifs (injections, ponctions)
• Les facteurs de sensibilité