Jeudi 9 Avril 2009 10h30 à 11h30 Biologie des Procaryotes et des Virus Pr.Domont Binôme 22 : Christophe et Marie-Aline Nombre de Pages : 5 Pouvoir pathogène et virulence Nous avons vu des mécanismes de contrôle de l hôte vis-à-vis de germes de l environnement, pathogènes ou non. Il y a donc des réactions aspécifiques comme la fièvre, le contrôle par les glucocorticoïdes, la production d IgA et il y a un système fondamental, c'est-à-dire la qualité du mucus produit par nos cellules à mucus. En fait ce mucus va être colonisé par un certain nombre de bactéries Ainsi, on a le tissu pulmonaire va produire du mucus, la salive est également constituée de mucus, on en a aussi dans tout le tractus digestif. Et en plus chez la femme on a mucus vaginal qui n a pas la même composition qu au niveau intestinal. Le mucus va servir en fait pour la colonisation bactérienne, c est-à-dire qu en fait que le seul endroit qui est vraiment stérile et la seule période de notre vie où l on n est pas en contact avec les bactéries c est pendant la gestation. Au moment de la naissance, l enfant qui nait par voie basse va être contaminé par les bactéries de la flore vaginale et également de la flore intestinale de sa mère. Et ensuite on aura adaptation de ces différentes bactéries en fonction des substrats produits par le bébé qui sont au début des mucines beaucoup plus immatures. Tout d abord, pour le tractus digestif, on va avoir au niveau de la bouche une flore résidente. C est un écosystème dynamique, les bactéries vont se développer dans le mucus que l on produit, et comme en même temps on aura une déformation cellulaire on va avoir un entrainement on va régulièrement avaler l ensemble des bactéries qui sont présentes dans la bouche et qui vont donc se retrouver dans l estomac. Dans l estomac, on retrouvera en fait peu de bactéries car on a au moment de la digestion une production d acide chlorhydrique. Ensuite on aura une remontée du ph. Dans l intestin grêle, il y a de plus en plus de mucus, mais il y a une forte élimination et donc pas une flore très importante. Dans le colon, on observe une explosion de bactéries, elles représentent environ 1 kg du poids corporel. Chez la femme on aura dans le vagin, une flore résidente qui va être générée à ph bas, c est l une des 1 ères protections anti-infectieuses par rapport aux germes type maladies sexuellement transmissibles. Au niveau des yeux, il y a du mucus au niveau des larmes en très faible quantité. En fait on a besoin d éliminer, on a peu de moyen d élimination donc en fait il faut absolument qu il y ait suffisamment de larmes pour éliminer efficacement et régulièrement les bactéries qui sont présentes. Il y a des personnes qui ont très peu de larmes, ces gens sont en général atteint d un syndrome, ces personnes auront plus facilement des infections au niveau oculaire (et donc ne peuvent pas porter de lentilles de contact car le port de lentilles de contact assèche les yeux). Le poumon a moins de capacité de défense, mais on a quand même des macrophages, du mucus et également des peptides antimicrobiens : les défensines. Au niveau de la peau, on n a pas de liquide produit, on a d autres productions, c est-à-dire qu en fait au niveau du sébum ce ne sont pas des mucines qui sont produites mais des triglycérides donc des structures lipidiques qui seront synthétisées avec dans la sueur un taux de NaCl relativement important qui empêche beaucoup de bactéries pathogènes de se développer. Au niveau de l urine, on a du mucus en faible concentration, et ce qui va permettre d éliminer les bactéries c est donc l émission d urine régulière. 1
Mécanismes de défenses liés à ces flores commensales Les défenses de l hôte se regroupent pour résumer en : - Les défenses qui sont liées aux productions de l hôte - Les défenses de l hôte qui permettent aux bactéries de se développer et ces bactéries fabriquent alors elles-mêmes à partir des substrats différents composés. Alors en regardant globalement : - On a la flore digestive, qui va de la bouche au rectum - On a, chez la femme, la flore vaginale (on est en train d aller un peu plus loin chez la flore présente au niveau de la prostate chez l homme mais pour l instant c est un peu moins connu, cependant on sait qu il y a des systèmes de petits peptides antimicrobiens dans le sperme, ainsi qu une activité bactéricide assez considérable). - Il y a la flore pulmonaire qui en fait va parfois avoir des communautés avec la salive - Et il y a la peau, mais cela ne nous intéresse pas ici (même si c est très important car elle permet d éliminer ce qui est pathogène ou potentiellement pathogène). Chronologie Le mode de naissance va influencer le type de bactéries que l enfant va héberger. Donc si c est une césarienne, il faut faire attention car il n y a pas de contact avec la flore vaginale et le mucus de la femme. Il n y a un contact qu avec l environnement ; Or cela pose un problème car actuellement quand les bébés naissent par césarienne, c est dans le milieu hospitalier. Et donc ce sont les hôpitaux qui vont conditionner ce que l enfant va héberger au départ. Le gros souci pour la majorité de ces enfants, ce sont en général des prématurés. Dans ce cas, il y a quand même une protection liée à ce fameux mucus mais ce mucus est très immature. Il s agit surtout de mucines fortement sialylée et ceci est un facteur de protection parce qu il y a peu de bactéries dans l environnement qui sont capables de dégrader ce type de mucus. Pour faire grossir un prématuré, on apporte des protéines en grande quantité (alors qu un enfant né à terme, on lui apporte surtout des lipides pour le faire grossir et donc lutter contre une éventuelle infection) et ceci jusqu à ce qu on ait récupérer l âge gestationnel normal. Quand les protéines sont apportées en grande quantité, cela va faire un double substrat pour les bactéries potentiellement présentes. Le contact de ces enfants avec la flore, c est la flore hospitalière, on retrouve alors par exemple des gram négatif, des germes de l eau Et il faut rester prudent car l apport de beaucoup de protéines, on va favoriser des bactéries qui ont un système physiologique de type protéolytique. Les plus protéolytiques sont les clostridium (on reviendra plus tard dans le cours sur ces clostridium) et parmi ces clostridium, on a des clostridium perfragens. Ces clostridium sont capables de se former. Il y a les parents et les aides-soignants qui arrivent, ils doivent normalement s encapuchonner pour éviter de faire entrer des spores. Mais quand il y a un mauvais contrôle du nettoyage, on peut avoir des infections brutales par clostridium perfringens, qui est capable de produire une toxine. L enfant via les soins va être en contact, et si l infirmière ne lui donne pas les spores par le biberon, mais qu elle le touche avec des spores au bout des doigts, elle peut le contaminer. Le premier qui se contamine donne une culture de clostridium perfringens. On peut avoir des enfants qui n ont que ça, que des clostridium perfringens, et ça n est pas normal du tout. Et si par malheur une souche est capable de coder pour une toxine, on peut avoir un cas de toxicose, c'est-à-dire que la toxine va s exprimer et détruire ses cellules et là en général il y a une mort. Et ceci n existe pour ainsi dire pas chez un enfant né à terme. Certes on a des contaminations mais la protection est meilleure, et ils sont contaminé par une flore normale en général. Si un enfant développe une enterocytose, tout l environnement peut être contaminé, donc essayons de trouver une solution. On a une possibilité de les sauver en intervenant en faisant une chirurgie et en donnant ensuite des antibiotiques pour diminuer le taux de clostridium. Donc ça c est quand ça ne fonctionne pas bien. Et ce qu on peut avoir c est un souci sur la translocation bactérienne. 2
Ce sont toujours des prématurés avec du mucus immature. Il y a de temps en temps des bactéries qui vont s implanter provisoirement et ainsi des bactéries de l intestin peuvent passer de l intestin vers le sang en grande quantité. Là le risque, c est l acidose. Le ph sanguin doit rester à 7,4 en continue, autrement les cellules commencent à souffrir, et en particulier les cellules du cerveau. Et alors on a très souvent des impacts neuroménagers pas forcément liés à une agressivité des germes, mais la présence de bactéries va être mal supportée, ce qui entraine un risque neurologique grave, et qui vont non pas nécessairement engager le pronostic vital mais ce qui veut dire que l enfant est atteint quand même. Donc la translocation bactérienne nous inquiète beaucoup dans le cas des grands prématurés. Dans le cas d une naissance par voie basse + allaitement maternel Globalement, dans les 48 heures qui suivent la naissance, on va commencer à avoir des aéro-anaérobies facultatifs : des entérobactéries, c'est-à-dire des bacilles gram négatif aéro-anaérobies dans lesquels on va retrouver E.Coli. Ensuite, on va avoir des cocci gram positif qui sont également aéro-anaérobies, qui eux sont plutôt des streptocoques et des entérocoques. On va en avoir à peu près 10^9 ufc par gramme de selle. Cela va clairement diminuer au cours du temps, car au bot de 4 jours viennent les anaérobies stricts dans lesquelles on trouve, si tout se passe bien, les biphidobactéries qui sont des bacilles gram positif (qu on retrouve dans certains yaourts). Ces biphidobactéries ont été découvertes en 1900 par un français, ils sont associés à l allaitement maternel. Il se trouve que dans le lait de la mère il y a un certain nombre d oligosaccharides qui ont des structures polylactosamines. Donc à la base on a la structure galactose N acétylglucosamine avec des structures β1-4 et β1-3. En fait il n y a pas la partie protéique, mais il y a la partie sucre. Il faut se rappeler que les sucres servent d heptènes. On s est aperçu qu en plus l enfant a la capacité d en absorber une partie par ses entérocytes sans les dégrader et donc ces sucres vont pouvoir circuler et l aider à mémoriser un certain nombre d antigènes. Cependant le problème c est qu il n y a pas que ça. Il y a également possibilité d avoir clostridium qui apparait. Ce sont des gram positif. En général, ils apparaissent transitoirement et ensuite leur nombre a plutôt tendance à diminuer. Et puis il y a un 3 ème groupe qui apparait, mais qui a des difficultés à se développer. C est le groupe des bactéroïdes : ce sont des bactéries gram négatif anaérobies stricts. Ils correspondent à une flore plutôt adulte. Ceci est très schématique mais ça donne globalement l idée de ce qui va se passer lorsque l enfant est en contact avec la flore de sa mère et qu il est conditionné par un certain nombre de structures. Dans le cas de l enfant né par césarienne et allaité par sa mère Les biphidobactéries vont être les moins capables de s implanter. On va par contre trouver une anticipation si on a beaucoup de clostridium dans l environnement, donc si on des travaux autour de l hôpital par exemple, et qu on a un filtrage de l air qui est très mauvais, l enfant va respirer cet air et va être contaminé et dans ce cas on va avoir une augmentation forte des entérobactéries et des clostridium. Il faut au moins 15 jours pour commencer à voir apparaître des biphidobactéries. Très souvent on aura un parallèle avec les gram et donc il faut attendre 1 à 2 mois pour récupérer ce qui ne s est pas fait au démarrage, c'est-à-dire ce qui se fait normalement au contact avec le vagin de la mère. Donc durant cette période on a un facteur de risque plus important. Ainsi en règle générale, chez un enfant né à terme et sous allaitement maternel, ça ne va pas donner d entérocolite, tout simplement parce que la maman a des IgA capables des bloquer la production de la toxine par l intestin. On a ce schéma là qui est un facteur de risques, mais qui n est pas si élevé que ça en général chez ces enfants nés à terme et allaités. Pour résumé, un enfant grand prématuré né par césarienne va avoir un peu un grand «n importe quoi» pendant 2 à 3 mois et avec des risques en continue pendant cette période. L enfant né par césarienne à terme va avoir beaucoup moins de risques à condition d être allaité. Et si l enfant n est pas allaité, on va devoir attendre encore plus longtemps pour qu il y ait des lipides en quantité. Cela dit, on a très peu d entérocolites. On en a eu un certain temps avec certains types de bactéries mais il a fallu simplement que dans les maternités on ait une qualité de vie qui soit améliorée. Et donc on a assez peu de problèmes. 3
A la sortie de la maternité Tout va être dépendant de son environnement. Il y a ce qu on appelle le maternage et on pense que ce maternage a de l importance dans cette période. Ainsi même pour un enfant né par voie basse, allaité par sa mère, il y aura un facteur de variation. Plus il y aura de frères et sœurs, et plus il y aura de bactéries. Les frères et sœurs rechargent le bébé en bactéries (généralement des bonnes bactéries) quand ils lui donnent à manger, quand ils lui font des bisous, le prennent dans leurs bras A l inverse, quand c est un premier né et que la maman a tendance à le surprotéger d un point de vue hygiénique, a tendance à utiliser les diverses lingettes antibactériennes, à bien nettoyer la maison, on a une effondrement du nombre d entérobactéries, ce qui entraine une augmentation du nombre de maladies inflammatoires. Cela arrive notamment dans le Nord-Pas de Calais. Au moment du sevrage A ce moment là, il y a un fléchissement des biphidobactéries et on a plutôt une augmentation des E.Coli. Ainsi parmi tous les types de lait mis sur le marché actuellement, on a beaucoup de laits qui sont fermentés ou dans lesquels on aurait des biphidobactéries, pour éviter l augmentation d E.Coli. Les E.Coli c est bien, mais il ne faut pas qu ils soient en quantité plus importante que les biphidobactéries. Il faut que le rapport entre les 2 soit plutôt biphidobactéries supérieures et E.Coli inférieurs. Les biphidobactéries doivent être en nombre supérieur ce sont elles qui conditionnent le système immunitaire et qui ont tendance à augmenter la synthèse des IgA vs à vis de toute une série d antigènes, comme par exemple lorsqu on vaccine l enfant contre la polio. Mais s il n y a pas du tout d E.Coli, ça ne va pas non plus. Les E.Coli sont plutôt conditionnant des réponses de tolérance de l enfant. C'est-à-dire que l enfant reçoit des antigènes, il faut qu il réagisse mais s il y a trop d IgA, ça veut dire qu on a une part de la réponse immunitaire qui n est pas tout à fait adapté à la dose d antigènes et on peut finir alors en inflammation. Donc quand on prend les antigènes alimentaires, si l enfant produit des anticorps contre ces antigènes alimentaires, au bout de 1,2 ou 3 mois l enfant ne pourra plus rien manger. Il va en fait avoir développement d une hypersensibilité, d une intolérance avec un risque d allergie. Donc on a besoin d un équilibre de la flore intestinale. Ceci c est quand rien de méchant n est arrivé autour de bébé. Sauf que de temps en temps il va rencontrer des antigènes en dehors de ces fameuses bactéries. Il va rencontrer régulièrement des bactéries de l environnement. Donc il va peut-être faire une fièvre et le problème c est qu à ce moment là on va traiter par des antibiotiques. Or ces antibiotiques vont traiter les bactéries pathogènes mais également les bactéries de la voie intestinale et cela perturbe alors la flore. Il faut donner au bébé une alimentation adaptée. Par exemple, donner des épinards à 2-3 mois, ça n est pas très bon. C est beaucoup trop tôt. Les épinards contiennent de la cellulose, et à cet âge la cellulose ne pourra pas être utilisée, par contre on a besoin d amidon. Donc les épinards sont très bons à 20 ans mais pas à 2 mois où il faut construire le système immunitaire, et donc il faut des signaux antigéniques qui correspondent à ces besoins. Sinon on a une agressivité par excès d antigènes. C est le cas également par rapport aux antibiotiques. Il y a des développements d allergies si trop d antibiotiques sont donnés, mais si on n en donne pas du tout il y a risque d inflammation. En fait il faut un équilibre entre les risques d allergies et les risques d inflammations. Ainsi on a pu observer par exemple une augmentation du diabète de type I. A l âge adulte On va avoir beaucoup moins de biphidobactéries, on les estime à 3%. 4
On va avoir principalement des bactéroïdes et des clostridium. Ces 2 là représentent à peu près 90% de l ensemble. Et on a également une petite quantité d E.Coli, ils représentent moins de 1% sachant que dans la flore intestinale on est en général à 10^10 ufc par gramme de bactéries. Et dans le colon également. D un point de vue équilibre, on va avoir besoin de faire attention à ce qui arrive à nos bactéroïdes quand on mange. Le régime alimentaire finit par devenir un réel problème. D ailleurs dans le Nord-Pas de Calais, on est particulièrement touché. Il se trouve que quand on a plus de clostridium par rapport aux bactéroïdes, on va être beaucoup plus compétant pour utiliser les calories apportées par l alimentation. Quand on prend de l amidon, on va avoir du glucose, et le glucose part dans les entérocytes. Mais l excès de glucose va arriver au colon où il va être transformé en butyrate par ces fameuses clostridium. Ainsi, plus on va avoir de clostridium, plus on va avoir de butyrate. On a donc optimisé l ingestion de calories et on va avoir un meilleur rendement métabolique : on utilise le glucose au niveau des entérocytes et on l utilise plus bas sous forme de butyrate. Mais si on avait plus de bactéroïdes, il n y aurait pas de production de butyrate et le rendement serait moins bon. Si a la place on apporte des protéines au clostridium, on va alors fournir des peptides voire des acides aminés en partie basse, qu on n aurait pas obtenus s il y avait des bactéroïdes en nombre plus important. Et donc avec la même part alimentation, il y a des personnes qui vont plus optimiser que d autres et ça vient du rapport entre bactéroïdes et clostridium. 5