Interactions entre l`Homme et les microorganismes

LSV – Semestre 3 – Microbiologie générale - 42
CHAPITRE V - INTERACTIONS ENTRE L’HOMME ET LES MICROORGANISMES
Il existe chez l’être humain deux types de microflore : on appelle microflore normale l’ensemble des
microorganismes établissant une relation durable avec l’Homme. Constituée de bactéries et de champignons
(ces derniers étant essentiellement des levures), elle s’oppose à la microflore transitoire. Plusieurs associations
entre l’Homme et le microorganisme peuvent être distinguées :
• Le mutualisme, équivalent à une symbiose, qui consiste en une association bénéfique pour les deux
partenaires.
• Le commensalisme, qui est une association dans laquelle le premier organisme tire un bénéfice alors
que le second n’est pas affecté.
La plupart des microorganismes vivant dans ou à la surface de notre corps sont des commensaux, mais de
temps à autres, des bactéries initialement non pathogènes peuvent switcher vers une pratique de
l’opportunisme selon une frontière ténue. Le microorganisme devient alors pathogène pour plusieurs raisons :
tout d’abord le franchissement d’une barrière biologie, puis l’affaiblissement des défenses immunitaires de
l’hôte. Afin de donner un exemple, E. coli est une bactérie mutualiste de l’intestin humain. Cependant, elle est
responsable au sein de l’urètre de cystites.
D’une manière générale, la pathogénie concerne l’étude du processus par lequel une maladie se développe.
Cette dernière se développe à la suite d’une attaque par un pathogène microbien a un degré d’infection
fonction à la fois de la virulence de l’agent infectieux et de la résistance de l’hôte, étant elle-même fonction de
facteurs génétiques, de l’âge, des conditions physiologiques, de l’alimentation, du stress, de l’environnement et
de la maladie.
La virulence d’un microorganisme consiste en sa capacité à provoquer des dommages et à échapper au
système de défense de l’hôte.
LA FLORE MICROBIENNE DE L’HOMME
A sa naissance, un fœtus est stérile. Ce n’est que quelques heures à la suite de sa venue au monde qu’une flore
microbienne s’établit de manière naturelle au sein du système respiratoire supérieur, uro-génital inférieur, de
la peau ainsi que du tractus gastro-intestinal : on parle de colonisation. Les bactéries sont associées de manière
extracellulaire à ces systèmes. Certains compartiments doivent cependant rester stériles, à savoir l’ensemble
des organes, le sang, les tissus internes ainsi que le système lymphatique.
En pratiquant un bilan numérique de la flore microbienne totale d’un être humain, on dénombre au moins
autant, et jusqu’à dix fois plus de cellules bactériennes que de cellules constitutives de l’hôte.
PEAU
Au niveau de la peau, représentant la première ligne de défense contre une invasion microbienne, se
développe une microflore normale comprenant les genres suivants :
• Staphylococcus epidermis constitue la moitié de la flore normale de la peau
• Propionibaterium utilise les sécrétions d’acides gras des glandes sébacées.
• Bacillus
• Micrococcus
Ces bactéries se retrouvent à hauteur de 10
6
bactéries/cm² dans les zones humides représentées typiquement
par les aisselles, les cheveux, ainsi que les pieds, et au nombre de 10
2
/cm
2
dans les zones sèches. Certains de

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ces microorganismes raffoleront des composés lipidiques qu’ils y trouveront, formant des acides gras
responsables d’une diminution de pH. Cette augmentation d’acidité contribue d’une certaine manière à limiter
la prolifération d’autres bactéries. Leurs excrétions étant riches en acides gras et autres nutriments, les glandes
sudoripares apocrines seront également utilisées par les bactéries.
APPAREIL RESPIRATOIRE
Le système respiratoire inférieur reste stérile. Cependant, au sein de la bouche, du nasopharynx et de la gorge,
nous trouverons une microflore majoritairement constituée de Streptococcus salivarius, mutans, sandis ainsi
que de Staphylococcus. La concentration bactérienne salivaire est de 10
8
bact/mL.
TRACTUS INTESTINAL
La répartition des microorganismes au sein du tractus intestinal est très variable en fonction de l’organe du
système digestif considéré, les microorganismes étant ingérés simultanément aux aliments, au mucus et à la
salive. L’estomac sera ainsi inoculé en permanence, mais la plupart des microorganismes ne supporteront pas
les conditions d’acidité y régnant : la concentration y sera donc de 10 bact/mL de fluide stomacal,
principalement composée de bactéries acido-résistantes comme les lactobacilles et les levures. Au sein de
l’intestin grêle, nous trouverons 10
3
bact/mL. La flore microbienne de l’intestin réside en fait dans le colon, qui
constitue la cuve de fermentation chez l’Homme : on y retrouvera 10
11
bactéries de plus de 350 espèces
différentes par gramme de matière en fermentation. Ces genres pratiquant une respiration évidemment
anaérobie seront, parmi d’autres :
• Bacteroïdes
• Lactobaciliées
• Bifidobacterium
• Clostridium
• E. coli
Ces bactéries du colon apportent à l’Homme leurs propriétés de synthèse de vitamines comme la vitamine B12,
la riboflavine, la biotine ainsi que la vitamine K. Fait intéressant, notons que 20 à 25% de la matière fécale
excrétée par jour est constituée de microorganismes, correspondant à 3.10
13
microorganismes.
APPAREIL URO-GENITAL
Le rein, l’urètre et la vessie constituent des compartiments stériles. La partie inférieure de l’urètre, autant chez
l’homme que chez la femme, est colonisée par des bactéries des genres Streptococcus, Bacteroïdes, ainsi que
de mycobactéries, à la différence près que la microflore féminine évoluera en fonction du cycle menstruel. Le
vagin définissant un milieu acide, nous y trouverons des lactobacilles acidotolérants. Le glycogène produit par
les muqueuses y sera utilisé lors de processus de fermentation par ces bactéries, permettant un maintien des
valeurs de pH entre 4,4 et 4,6, utile dans la lutte contre les pathogènes.
DEFENSES INNEES DE L’HOMME
PRINCIPALES BARRIERES DE DEFENSE CONTRE L’INFECTION
• La peau, les différentes membranes ainsi que les cils permettent le rejet des microorganismes. Chez
une peau saine, il n’existe pas de point d’entrée de microorganismes. Le phénomène de desquamation
joue un rôle lors de l’évacuation des microorganismes de surface, tout comme les membranes des

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épithéliums ainsi que les mouvements des cils, qui entraînent eux les matières étrangères vers
l'extérieur. On parle de phénomènes d’adhésion.
• L’acidité des compartiments, notamment dans l’estomac, le vagin, et sur la peau, limite le
développement de microorganismes.
• L’antagonisme microbien, qui consiste en une colonisation de la microflore prévenant l’invasion des
pathogènes.
DEFENSES CHIMIQUES
• Le lysozyme, enzyme présente dans de multiples liquides biologiques comme le sang, la sueur, les
larmes, la salive et les sécrétions nasales, aura pour cible essentielle les bactéries Gram
+
grâce à
l’hydrolyse des liaisons glycane β-1,4 induisant la dégradation du peptidoglycane et la lyse cellulaire
des bactéries sous l’effet de la pression osmotique.
• La lactoperoxydase est une peroxydase présente au sein de la salive et du lait maternel dégradant
l’eau oxygénée en en oxygène singulet, cette espèce provoquant des dommages de type stress
oxydatif.
• La B-lysine est une enzyme présente au sein des plaquettes sanguines, plus particulièrement à
proximité des régions blessées ou abrasées de l’organisme, exerçant une action bactéricide plus
particulièrement dirigée contre les Gram+.
LA REPONSE INFLAMMATOIRE
La réponse inflammatoire, ayant lieu à la suite d’une agression de type coupure, piqure, abrasion ou altération
des tissus, fera principalement appel à deux types de cellules phagocytaires : les leucocytes polynucléaires, et
les macrophages. Nous observerons au sein des tissus endothéliaux, de la peau ainsi que de certaines
muqueuses une dilatation immédiate des capillaires de proximité de la zone lésée, induisant un afflux sanguin
augmenté localisé. Des protéines de la surface des cellules endothéliales des capillaires seront activées, telle la
sélectine, dont le pouvoir chimioattracteur permettra d’attirer des polynucléaires neutrophiles à proximité de
la zone blessée.
La réponse non spécifique se fera alors en deux temps : les neutrophiles constituent la première ligne de
défense en agissant selon un mode d’action similaire aux macrophages, qui arrivent dans un second temps. En
conséquence, une réponse inflammatoire est engagée au niveau du site blessé, avec l’apparition de rougeur,
douleur, gonflement et augmentation de la température. C’est seulement lorsque les monocytes circulants
dans le sang passent dans les tissus qu’ils se différencient en macrophages.

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Les neutrophiles, éosinophiles et basophiles constituent les granulocytes, qui sont des leucocytes
polynucléaires, ou globules blancs circulants.
Les macrophages peuvent former des lignées circulantes transportés par le système lymphatique
essentiellement dans les alvéoles pulmonaires, le péritoine et la cavité abdominale, et des lignées résidentes
assurant un rôle de veille sanitaire au sein des tissus tels que surface des épithéliums, vaisseaux sanguins,
lymphe, foie, rate, ganglions lymphatiques. Ceux-ci constituent le système le système réticulo-endothélial.
La lymphe permet le transport des déchets cellulaires au sein de capillaires puis de vaisseaux sanguins, ainsi
que celui des macrophages dans les tissus.
Les neutrophiles et les macrophages sont des
cellules phagocytaires attirées au siège de
l’infection. Lors du processus de phagocytose, le
phagosome est fusionné avec un ou plusieurs
lysosomes. Ceux-ci comprennent plus de 60
systèmes enzymatiques différents, dont des
protéases, lipases, ainsi que des espèces actives de
l’oxygène produisant incidemment une grande
quantité de peroxyde d’hydrogène ayant des effets
délétères dus à un stress oxydant. On parle d’un
phagolysosome.
MECANISMES DE LA PATHOGENESE
Les microbes peuvent être transmis par des contacts directs personne à personne, selon un transfert qui peut
être de plusieurs formes :
• Transfert vertical : baiser, relation sexuelle, éternuement (distance inférieure à 1m), contact
• Transfert horizontal : placenta, allaitement
• Contact indirect : via l’environnement, air, poussière, nourriture, eau, objets souillés
• Via un vecteur : interne, externe
cellules
souches
multipotentes
lignée
myéloïde
globules
rouges plaquettes
Progéniteur
granulocyte-
monocyte
monocytes
macrophages
macrophages
résidents
macrophages
circulants
neutrophiles
éosinophiles basophiles
lignée
lymphoïde
lymphocyte B lymphocyte T

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Les portes d’entrée aux microorganismes sont nombreuses (blessure, perfusion, sonde, cathéter, implants,
etc.), et tout support extérieur, même dans des conditions stériles, peut porter un microorganisme se
développant selon un biofilm. Nous y trouvons directement de grandes quantités de pathogènes, ou au moins
une quantité étant capable de trouver les nutriments nécessaires à leur multiplication. Il y a donc fixation de
ceux-ci puis multiplication, engendrant une éventuelle production de toxines ainsi qu’une altération des tissus
induisant à l’état pathologique.
Il existe plusieurs types de pathogènes :
• Les pathogènes obligatoires ne peuvent en dehors de leur hôte, ce sont plus souvent des espèces
parasites que l’on ne retrouve que peu chez les bactéries.
• Les pathogènes accidentels n’ont pas pour but de provoquer la maladie, mais c’est lors d’un contact
accidentel avec l’homme au sein de leur milieu de vie (en général le sol et l’eau) que celle-ci est
provoquée. La virulence n’est donc pas indispensable à la survie du microorganisme. Nos prendrons
comme exemple Clostridium tetani, l’agent responsable du tétanos.
• Les pathogènes opportunistes font partie de la microflore normale et vivent selon un mode de vie
commensaliste, mais peuvent présenter une certaine pathogénie chez des individus immunodéprimés.
ADHESION
L’adhésion d’un microorganisme à la surface d’un
tissu, pouvant être considérée comme facteur de
virulence, est liée à la présence de facteurs
d’adhésion : les fimbriae et les adhésines. Toutes les
bactéries ne sont pas capables d’adhésion sur
n’importe quel type cellulaire : il existe une certaine
spécificité épithéliale. Celle-ci est en partie due au fait
que les adhésines consistent en des glyco ou
lipoprotéines reconnues par des protéines réceptrices
de l’épithélium hôte.
L’adhésion n’est cependant pas synonyme obligatoire
de virulence. Prenons l’exemple d’E. coli et Neissera gonorrhae qui ne présentent pas de pathogénicité en cas
d’adhésion plus forte.
Pour qu’un microorganisme devienne virulent, il est nécessaire qu’il se multiplie et colonise le milieu. Or, cette
capacité de colonisation est liée à l’adhésion du microorganisme. C’est en cela que l’on caractérise les bactéries
pathogènes comme capables d’adhésion, de multiplication puis de colonisation.
ET PARFOIS, PENETRATION
BACTERIES NON INVASIVES
A la suite de l’adhésion, les bactéries ont la possibilité de pénétrer l’épithélium. Dans le cas où il n’y a pas de
pénétration, les bactéries sont considérées comme non invasives, au sein desquelles nous avons :
• Bordetela pertussis, agent de la coqueluche
• Corynebacterium diphteriae, agent de la diphtérie
• Vibrio cholerae, agent du choléra