MALADIES INFECTIEUSES LES BACTERIES MEDICALES I - INTRODUCTION Bien que l'on ait fait beaucoup de progrès en médecine, un grand nombre de problèmes subsistent. Trop de sujets meurent encore de maladies infectieuses. Celles-ci ont évolué. Antérieurement elles étaient principalement dues à des bactéries spécifiques. Elles le sont de plus en plus à des bactéries opportunistes qui profitent du déficit immunitaire de certains individus. Les bactéries se multiplient très rapidement. Il en est partout. La plupart ont un rôle positif. Certaines sont pathogènes. Il faut être très vigilant, sans être alarmiste. II - HISTORIQUE a) Le microscope Il a été inventé par Van Leuwenhoek. Il a permis de voir les micro-organismes b) Pasteur Il a tordu le cou à la théorie de la génération spontanée. Vaccination contre la rage en 1885. c) Hæckel Il découvre l'ordre des protistes : organismes entre les végétaux et les animaux. Les protistes sont constitués d'une seule cellule (unicellulaires) ou de plusieurs cellules non différenciées. d) Chatton Il différencie : Les protistes eucaryotes (supérieurs) : algues, protozoaires, champignons Les protistes procaryotes (inférieurs) : bactéries e) Lwoff Il découvre les virus en 1953 en les différenciant des bactéries. Bactéries Virus Matériel génétique ADN et ARN ADN ou ARN Multiplication Division binaire par scissiparité Réplication Synthèse Système enzymatique de synthèse Utilisent les systèmes de synthèse de la cellule hôte Mode de vie Autonomie Dépendance d'une cellule hôte 1
III - STRUCTURE DE LA BACTERIE A - FORME VEGETATIVE a) La capsule Certaines bactéries possèdent une capsule qui les protègent contre les polynucléaires censés les détruire. b) La paroi bactérienne C'est une structure spécifique aux bactéries. Propriétés : Elle donne aux bactéries leur forme, permettant de les reconnaître Elles assurent leur rigidité et donc leur protection Elle assure leur mobilité : elles sont le point d'appui des flagelles Antigénicité Site d'action de certains antibiotiques Toxicité : endotoxine (LPS) Coloration de Gram : perméabilité à l'alcool ou c) La membrane cytoplasmique C'est une paroi osmotique, absolument nécessaire à la bactérie. C'est à son niveau que se réalise la synthèse de certaines enzymes respiratoires. d) Le cytoplasme À l'intérieur de la membrane cytoplasmique. Il contient les ribosomes au niveau desquels sont synthétisées les protéines. e) Le noyau Il ne possède pas de membrane nucléaire, contrairement aux autres cellules. L'ADN est très dense et particulièrement enroulé. Des petites chaînes d'adn plasmidique (les plasmides) peuvent transmettre à d'autres bactéries des caractères de résistance. f) Les pilus Sortes de poils qui permettent aux bactéries de s'accrocher entre elles ou à la paroi des organismes. B - FORME SPORULEE IV - REPRODUCTION DE LA BACTERIE Leur reproduction se fait par réplication en ce qui concerne le chromosome. Elle se fait par clonage. Seuls les amas d'adn plasmidique peuvent migrer vers une seule des bactéries filles. Les divisions se font toutes les 20 min. 100 générations en 1 jour 1/2. Leur durée de vie est de quelques heures. V - CLASSIFICATION a) scientifique Repose sur la taxonomie. b) médicale Selon la réaction de la paroi vis à vis des colorants : Gram : coloration violette (paroi épaisse) Gram : coloration rose (paroi mince) Classification selon la forme : Bacilles : bâtonnets Coques ou cocci : rondes 2
VI - PLACE DES BACTERIES MEDICALES DANS LE MONDE MICROBIEN Environ 3000 espèces de bactéries. 50 à 70 espèces seulement ont un rôle pathogène. Les autres ont un rôle positif : elles sont le principal facteur de biodégradation. VII - POUVOIR PATHOGENE DES BACTERIES A - LES BACTERIES SAPROPHYTES Elles vivent dans le milieu extérieur. Elles sont indépendantes d'un hôte. Elles sont totalement inoffensives. B - LES BACTERIES COMMENSALES Elles dépendent d'un hôte. Mais celui-ci profite de leur présence. Elles vivent en symbiose avec lui. La flore est un ensemble d'espèces bactériennes qui vivent ensemble chez un même hôte et qui ont des échanges entre elles. Elles ont un rôle, bénéfique pour l'hôte, de barrière antipathogène. Elles stimulent les défenses bactériennes de l'hôte. Elles peuvent également servir de réservoir de bactéries potentiellement pathogènes qu'elles fixent. C - LES BACTERIES PATHOGENES ET VIRULENTES 1) VIRULENCE La virulence d'une bactérie, c'est son pouvoir de multiplication. Étapes et conséquences de l'interaction bactérie/hôte : Attraction Contact Adhésion : adhésine/récepteur Pénétration intratissulaire (peau, muqueuses) 2) FACTEURS OFFENSIFS a) Toxines Endotoxines Exotoxines b) Enzymes Ils permettent aux bactéries de diffuser : de se disséminer dans les différents tissus. c) Produits de dégradation Certaines bactéries commensales peuvent devenir pathogènes dans certains cas de déficit des défenses immunitaires. VIII - METABOLISME DES BACTERIES Les bactéries sont des cellules autonomes qui ont un métabolisme propre. Elles se reproduisent par scissiparité en 2 cellules identiques. Ce processus nécessite de l'énergie. Celle-ci provient des nutriments absorbés. Les bactéries absorbent un certain nombre d'éléments : Le carbone, apporté par le glucose L'hydrogène et l'oxygène sont apportés par l'eau Les métaux sont apportés par des acides aminés 3
Ces différents éléments sont absorbés sous forme d'éléments simples : les acides aminés. Les éléments complexes sont dissociés par les enzymes. Certains éléments ont besoin, en particulier pour traverser la membrane cytoplasmique, d'être transportés par des perméases. IX - CONDITION EXTERNES DU DEVELOPPEMENT DES BACTERIES 1) TEMPERATURE Chaque bactérie a une température optimum de développement. Staphylocoque : 37 Pyocyanique : de 4 à 37 2) LE ph Le ph optimum moyen est de 7,5. Mais cela varie également selon les bactéries. Lactobacille : ph = 6 Choléra : ph = 9 3) PRESSION D'OXYGENE Très variable selon les bactéries. Elles vont de l'aérobie stricte à l'anaérobie stricte. Certaines ont une aérobie, anaérobie facultative. Elles utilisent le processus fermentatif. L'oxygène peut être toxique pour certaines bactéries anaérobies strictes. X - REALISATION D'UN BOUILLON DE CULTURE a) Bouillon empirique Bouillon de viande stérilisé. b) Bouillon synthétique Solide à base d'agarose : boite de pétri Liquide : permet de mesurer la rapidité de reproduction et l'efficacité des antibiotiques XI - GENETIQUE DES BACTERIES A - GENERALITES Le chromosome est constitué d'un double brin d'adn. Il contient des milliers de gènes. Le plasmide est aussi une chaîne d'adn à double brin. Il contient des dizaines de gènes. Les informations contenues dans les gènes servent à la synthèse des protéines. B - MODIFICATIONS POSSIBLES DU PATRIMOINE GENETIQUE BACTERIEN 1) MUTATION Modification ponctuelle d'un gène (rare). 2) TRANSFERT D'ADN D'une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice : b) Par transformation D une bactérie en voie de lyse à une bactérie réceptrice en état de compétence 4
c) Par transduction Modification de la position des gènes (voir schéma) d) Par conjugaison Transfert de matériel génétique d'une bactérie à une autre par les plasmides Se fait par l intermédiaire d'un pilus sexuel. La bactérie portant le plasmide et le pilus sexuel correspondant va harponner une cellule réceptrice. Établissement d'un pont cellulaire. Dans le même temps, le plasmide de la cellule donatrice se réplique. Cette réplique va emprunter le pont sexuel pour passer dans la bactérie réceptrice. Celle-ci acquiert ainsi les caractères du plasmide transmis. Impact de contagiosité dans les maladies infectieuses. Transmission de la résistance aux antibiotiques. e) Par transposition Échanges de matériel génétique à l'intérieur de la bactérie : entre le chromosome et les plasmides. Se font à travers des fragments d'adn appelés transposons. Changements de localisation grâce à des gènes de transposition. Des enzymes de restriction coupent des fragments d'adn qui vont se fixer, grâce à d'autres enzymes, les intégrases, sur d'autres fragments d'adn. Certains plasmides sont constitués uniquement de transposons, fragments d'adn. Cela donne à la bactérie des possibilités fantastiques d'adaptation. Tous ces phénomènes surviennent naturellement, mais on peut aujourd'hui les reproduire artificiellement. XII - TRAJET D'UN ANTIBIOTIQUE 1) POUR QU'UN ANTIBIOTIQUE SOIT EFFICACE SUR UNE BACTERIE, IL LUI FAUT : a) Pénétrer à travers les différentes enveloppes de la bactérie En particulier à travers la membrane externe. Il utilise certaines protéines insérées dans la membrane : les porines. b) Rester sous forme active Certains antibiotiques peuvent être détruits par des enzymes produits par la bactérie : Par hydrolyse Par acétylation c) Se fixer sur la cible Les pénicillines, au niveau des PLP Les aminosides au niveau des protéines ribosomales (ribosomes) Certains processus permettent aux bactéries de modifier ces cibles, de telle façon que les antibiotiques ne les reconnaissent plus. d) Se maintenir au contact de la cible Certaines enzymes rejettent les antibiotiques. 2) MECANISMES PHYSICO-CHIMIQUES DE RESISTANCE a) Perméabilité Par insuffisante porosité des porines. b) Synthèse d'enzymes c) Substitution de cibles Modification des cibles qui empêche les ATB de les reconnaître. d) Efflux actif Rejet par certaines protéines de la membrane cytoplasmique des antibiotiques qui viennent de la pénétrer. Ces mécanismes de résistance sont liés à des informations génétiques portées par les chromosomes ou les plasmides de la bactérie. Nécessité de pouvoir déterminer la sensibilité des bactéries aux antibiotiques. 5
XIII - EFFET ANTIBACTERIEN D'UN ANTIBIOTIQUE 1) DEUX PHENOMENES a) Bactériostase Ralentissement de la reproduction des bactéries par un antibiotique. Dépend de la CMI (concentration minimale inhibitrice) de chaque antibiotique pour un type de bactérie. b) Bactéricidie Destruction d'une partie de la population des bactéries par l antibiotique. Dépend de la CMB (concentration minimale bactéricide). 2) L'ANTIBIOGRAMME Il consiste à déposer sur une boite de Pétri une suspension d'un milieu de culture. On y dépose des quantités identiques de tous les antibiotiques à tester. On met à incuber à 37 pendant 18 heures. L'antibiotique va diffuser dans la culture. On mesure le diamètre de la zone sur laquelle s'est étendu chaque antibiotique. Selon ce diamètre, on détermine si le traitement antibiotique sera efficace ou non. S : sensible R : résistant I : intermédiaire (sensibilité non déterminée) Nécessité de doser la quantité d'antibiotique nécessaire et suffisante pour qu'il soit actif. "Bactériologie médicale" : Presses universitaires de Lyon 6