|
BACILLUS
Systématique et importance
Domaine ou empire des "Bacteria" ou des "Eubacteria", phylum des "Firmicutes", classe des Bacilli, ordre des Bacillales, famille des Bacillaceae, genre Bacillus. Le genre Bacillus est quantitativement important (voir le fichier Bacillus in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature), mais seules deux espèces sont importantes en médecine vétérinaire, Bacillus anthracis agent du charbon bactéridien et Bacillus cereus reponsable, notamment, de toxi-infections alimentaires.
Principaux caractères bactériologiques
Les espèces du genre Bacillus sont des bacilles rectilignes (ou pratiquement rectilignes), à extrémités carrées ou arrondies, de taille variable (de 0,5 x 1,2 µm jusqu'à 2,5 x 10 µm), sporulés, à Gram positif ou à Gram variable (fréquemment, la coloration de Gram n'est positive que dans les très jeunes cultures), généralement mobiles grâce à une ciliature péritriche (Bacillus anthracis est cependant immobile), parfois capsulés (la capsule de Bacillus anthracis est un facteur de virulence important), aérobies ou aéro-anaérobies, le plus souvent catalase positive, donnant une réponse variable au test de l'oxydase.
La culture de ces germes peut s'avérer difficile car certaines espèces exigent de nombreux facteurs de croissance. L'aspect des colonies obtenues sur milieu gélosé est extrêmement variable et les phénomènes de dissociation sont fréquents.
Lorsque les conditions deviennent défavorables, les Bacillus sporulent et donnent des spores (une seule spore par cellule végétative) souvent très résistantes dans le milieu extérieur. Le phénomène de sporulation, contrairement à ce qui se produit pour les espèces du genre Clostridium , n'est pas inhibé par l'oxygène. La sporulation dépend des conditions de culture et, in vitro, certaines espèces ne sporulent que dans des milieux spéciaux.
Les spores de Bacillus anthracis survivent dans le sol durant de longues périodes (la survie des spores est de l'ordre d'une centaine d'années, mais des spores dont l'âge a été estimé à 200 ans ont permis l'obtention de la forme végétative). La persistance dans le sol est favorisée par un pH neutre ou légèrement alcalin (pH compris entre 6 et 8,5). Cette résistance explique la persistance de la maladie dans certaines régions ("champs maudits") ou sa résurgence lorsque des spores enfouies remontent à la surface à la faveur de grands travaux (drainage, construction de routes, ...).
La résistance des spores de Bacillus cereus et notamment leur thermorésistance est très variable selon les souches et les conditions expérimentales. Les spores les plus thermosensibles ont un D90 inférieur à 1 minute et les plus thermorésistantes ont un D130 de l'ordre de 0,3 minute (la valeur D est le temps de réduction décimale, c'est à dire le temps requis pour tuer 90 p. cent des micro-organismes ou des spores dans un échantillon à une température donnée exprimée en °C).
Habitat
Les Bacillus spp. sont des germes de l'environnement dont l'habitat principal est le sol où ils joueraient un rôle dans les cycles du carbone et de l'azote. La résistance des spores et la diversité physiologique des formes végétatives en font des bactéries très ubiquistes que l'on peut isoler du sol, de l'eau de mer, de l'eau douce ou de denrées alimentaires. La résistance des spores, constitue un problème majeur en médecine et l'épidémiologie de certaines infections repose sur la sporulation.
Pouvoir pathogène de Bacillus anthracis
Bacillus anthracis est responsable du charbon bactéridien (ou fièvre charbonneuse ou maladie charbonneuse ou charbon ou, en anglais, anthrax), maladie mondialement répandue, atteignant de nombreuses espèces animales domestiques ou sauvages et transmissible à l'homme.
Le charbon n'a plus une importance économique majeure dans de nombreux pays développés même si quelques foyers sont susceptibles d'apparaître occasionnellement. En revanche, l'infection est endémique dans le cheptel des pays de l'Est, du pourtour méditerranéen, de l'Asie du Sud Est, d'Afrique et d'Amérique du Sud. Le nombre de cas humains est estimé par l'OMS entre 100 000 et 200 000 par an.
Selon Vaissaire et al., les risques de voir apparaître des cas de charbon chez l'homme et l'animal dans les pays développés sont liés aux facteurs suivants :
Selon le mode de contamination, le charbon peut être interne (ingestion ou inhalation de spores) ou externe (inoculation des spores au travers de la peau et des muqueuses). Le charbon interne est une maladie redoutable et d'évolution rapide. Du fait de la gravité de l'infection et de la relative facilité à disséminer les spores, Bacillus anthracis est une des bactéries utilisables pour la guerre bactériologique ou pour des actes de terrorisme. La transmission vectorielle de l'infection par des insectes hématophages (Stomox, Aedes, tabanidés) n'est pas exceptionnelle. Elle conduit à de nombreux cas de charbon externe et elle permet une transmission entre espèces animales ou une transmission de l'animal à l'homme. Charbon animal Les herbivores et en particulier les ruminants sont à la fois les plus exposés et les plus sensibles à l'infection, mais les omnivores (notamment les porcs) et moins fréquemment les carnivores sont susceptibles d'être infectés. L'infection des animaux sauvages (tels que les bisons ou les éléphants) peut conduire secondairement à des cas d'infections chez les animaux domestiques. . Les formes aiguës ou septicémiques sont classiques chez les équidés et les bovidés et elles résultent, le plus souvent, de l'ingestion de spores. Elles débutent par une atteinte brusque de l'état général puis, en 12 à 24 heures, on note une dyspnée, une accélération du rythme cardiaque, une congestion suivie d'une cyanose des muqueuses, des pétéchies, souvent des coliques et des diarrhées sanguinolentes et, plus tardivement, des hémorragies vésicales. La mort intervient en 1 à 3 jours chez les bovins et en 3 à 6 jours chez les équins.
. Les formes suraiguës, fréquentes chez les petits ruminants, se traduisent par des symptômes similaires mais plus prononcés et par une mort rapide en quelques heures.
. Les formes externes s'observent chez les suidés et les carnivores et parfois chez les herbivores (elles sont toutefois exceptionnelles chez les ovins). Elles consistent dans le développement d'une masse œdémateuse (la tumeur charbonneuse), localisée autour des nœuds lymphatiques superficiels drainant le point d'inoculation des spores. L'œdème s'étend aux régions adjacentes, une septicémie apparaît en 12 à 48 heures et l'infection évolue vers un charbon interne.
Les lésions, pratiquement identiques chez toutes les espèces, sont caractéristiques :
De plus, le cadavre ne présente pas une rigidité complète et il se décompose très rapidement. Charbon humain.
Chez l'homme, le charbon est le plus souvent une maladie professionnelle, sévissant aussi bien en zone rurale qu'en zone urbaine et résultant, le plus souvent, de la manipulation d'animaux morts de charbon ou de leurs produits.
Le charbon humain se présente sous trois formes reflétant la voie de contamination : une forme cutanée, le charbon d'inhalation et le charbon d'ingestion. Chacune de ces trois formes est susceptible de se compliquer de méningite ou de septicémie très graves. . La forme cutanée est la plus fréquente et représente 90 à 95 p. cent des cas de charbon chez l'homme. Elle résulte de la contamination d'une plaie ou d'une simple abrasion cutanée par des spores. Elle se traduit après 2 à 5 jours d'incubation (avec des extrêmes allant de 12 heures à 2 semaines) par l'apparition d'une papule rouge puis d'une vésicule prurigineuse avec un œdème envahissant les tissus voisins puis laissant place à une escarre noirâtre (à l'origine du nom de la maladie) qui progresse de façon centrifuge. Dans 80 à 90 p. cent des cas, la guérison est spontanée. Dans les formes sévères, on note une adénite régionale et parfois une septicémie fréquemment mortelle en l'absence de traitement. . Le charbon d'inhalation ou charbon pulmonaire résulte de l'inhalation de spores (cette forme était fréquente chez les ouvriers travaillant la laine). Les spores sont phagocytées par les macrophages alvéolaires et transportées dans les nœuds lymphatiques trachéobronchiques où elles donnent naissance à des formes végétatives qui se multiplient rapidement. La forme clinique associe des signes généraux et respiratoires, elle se complique de médiastinite hémorragique et d'hémoptysie et, en l'absence de traitement, son évolution est mortelle dans plus de 95 p. cent des cas. . Le charbon d'ingestion ou charbon gastro-intestinal, rare dans les pays développés, se traduit par des troubles généraux (fièvre, état de choc) et digestifs (douleurs abdominales, vomissements, diarrhée sanglante) qui apparaissent après une incubation de 2 à 7 jours. Comme pour le charbon pulmonaire, le taux de mortalité est élevé. Facteurs de pathogénicité Le pouvoir pathogène de Bacillus anthracis repose principalement sur la présence d'une capsule et sur la synthèse de toxines. La capsule formée d'un polymère d'acide D-glutamique, caractérise les souches virulentes car elle s'oppose à la phagocytose et au pouvoir bactéricide du sérum. La synthèse de la capsule est gouvernée par un plasmide de 60 méga-daltons, le plasmide pXO2. La toxine protéique, codée par un plasmide de 110 méga-daltons (plasmide pXO1), est formée de trois protéines : le facteur I ou œdématogène ou EF (Edema Factor), le facteur II ou antigène protecteur ou PA (Protective Antigen) et le facteur III ou létal ou LF (Lethal Factor). Chacun de ces facteurs, injecté séparément à un animal, est dépourvu d'activité. Une activité toxique nécessite l'injection combinée du facteur I et du facteur II ou l'injection simultanée du facteur III et du facteur II. . Le facteur II suscite l'élaboration d'anticorps protecteurs. Lorsque le facteur II est neutralisé par les anticorps, les facteurs I et III sont inoffensifs. Le facteur II est responsable de la fixation sur les membranes des cellules eucaryotes en s'associant à un récepteur ubiquiste, de nature protéique. Après sa fixation, le facteur PA est clivé, soit par une protéase endocellulaire soit par une protéase sérique, en deux fragments : un fragment de 20 kDa (PA20) qui est libéré et un fragment de 63 kDa (PA63) qui reste lié au récepteur. PA63 joue le rôle d'un ligand pour le facteur œdématogène ou pour le facteur létal et les complexes PA63-EF ou PA63-LF pénètrent par endocytose. Le facteur II a donc un rôle clé dans le pouvoir pathogène de la toxine charbonneuse car la phase de liaison aux récepteurs cellulaires est un stade indispensable à l'expression de l'activité toxique. . Le facteur I ou EF possède une activité de type adénylcyclase qui ne s'exprime qu'en présence d'une protéine eucaryote : la calmoduline. Le facteur I et la calmoduline forment un complexe enzymatique qui transforme l'ATP en AMPc. De nombreuses cultures de cellules sont sensibles au facteur œdématogène qui provoque une augmentation considérable de la concentration intracellulaire en AMPc. L'œdème résulterait d'une perturbation de l'équilibre ionique des cellules et, par ses effets mécaniques, il semble favoriser la dispersion des bactéries dans le tissu sous-cutané. De plus, la toxine œdématogène inhibe la phagocytose et le métabolisme oxydatif des neutrophiles. . Le facteur III ou LF possède deux activités : a) il est cytotoxique pour les macrophages et, certainement, pour d'autres cellules; b) il induit une libération massive de TNFα et d'IL-1 par les macrophages. La libération de ces deux cytokines pourraient expliquer l'effet létal du facteur III.
Pouvoir pathogène de Bacillus cereus
Très largement répandu dans la nature, Bacillus cereus se comporte comme un pathogène opportuniste et cette espèce est également responsable de toxi-infections alimentaires. La présence de spores de Bacillus cereus pose de sérieux problèmes dans les industries agro-alimentaires (notamment les industries laitières) car non seulement elles sont résistantes à la chaleur mais elles ont la capacité d'adhérer fortement à de nombreuses surfaces y compris l'acier inoxydable. Cette adhésion est liée à l'hydrophobicité de la surface des spores et à la présence de filaments. De ce fait, les spores sont très difficiles à éliminer des tuyaux, des canalisations, des réservoirs... D'après Rönner et Husmark, les procédés de nettoyage classique ne permettent d'éliminer que 40 p. cent des spores.
Infections à Bacillus cereus Chez l'homme on note principalement des infections oculaires (parfois extrêmement graves), des infections respiratoires, des infections du système nerveux central, des bactériémies, des septicémies, des endocardites et exceptionnellement des péricardites, des abcès et des gangrènes nécrotiques entraînant parfois l'amputation, des ostéomyélites, des surinfections des plaies, des arthrites et des infections des prothèses articulaires, des infections génitales chez la femme.
Chez l'animal, ce sont les avortements et les mammites qui dominent.
Toxi-infections à Bacillus cereus
Les toxi-infections à Bacillus cereus ont une fréquence certainement sous estimée car elles sont généralement peu graves.
Les aliments incriminés sont très divers : potages, riz cuisinés, nouilles, légumes (purée d'épinards, carottes râpées, salades de lentilles, salades de tomates...) purées de pomme de terre, aliments déshydratés (poivre, poudre d'œufs, curry en poudre...), produits laitiers, lait en poudre, laits pour enfants, crèmes pâtissières, crèmes glacées, pain, cookies, viandes de dinde, viandes de porc, viandes de bœuf, viandes en sauce, œufs, crevettes, homards...
La forme gastro-entéritique est la plus fréquente en Europe et en Amérique du Nord. Après une incubation supérieure à 6 heures (généralement de l'ordre de 8 à 16 heures mais pouvant atteindre plus de 24 heures), elle se traduit par des crampes abdominales, de la diarrhée et du ténesme alors que les vomissements et la fièvre sont rares. La guérison intervient généralement en 12 à 24 heures, mais certains malades présentent des symptômes évoluant sur plusieurs jours et pouvant nécessiter une hospitalisation. Les complications sont rares toutefois, quelques souches colonisent l'intestin grêle et provoquent des formes graves parfois mortelles.
Dans la forme émétique, l'incubation est de 1 à 5 heures et les principaux symptômes qui persistent 6 à 24 heures consistent en des nausées, des vomissements et parfois une diarrhée. Cette forme résulte presque toujours de l'ingestion de riz cuisiné ou plus rarement de pâtes et de produits laitiers (lait en poudre). Dans tous les cas, les denrées alimentaires ont été abandonnées à température ambiante avant leur consommation ou leur utilisation dans la confection de plats (riz frit).
Des souches de Bacillus cereus sont également présentes dans le lait cru, dans le lait pasteurisé, dans la crème et dans divers aliments à base de dérivés du lait comme les crèmes glacées. Un pourcentage important de ces souches sont psychotropes et sont capables de cultiver à des températures de l'ordre de 7 °C.
Facteurs de pathogénicité Les souches de Bacillus cereus peuvent produire de nombreuses toxines dont des entérotoxines et la toxine responsable du syndrome émétique ou céréulide.
L'entérotoxine la mieux caractérisée est la toxine HBL (H pour hémolysine, B pour binding component et L pour lytic component). Cette toxine est constituée d'une partie B responsable de l'attachement et de deux composés lytiques, L1 et L2. Cette toxine est hémolytique, dermonécrotique, elle augmente la perméabilité des capillaires et elle provoque une accumulation de liquide lorsqu'elle est administrée dans une anse intestinale ligaturée de lapin.
La toxine NHE (Non-Haemolytic Enterotoxin) est constituée d'un composant NheA similaire au composant L2 de la toxine HBL et d'un composant NheB similaire au composant L1. La toxine NHE est aussi cytotoxique que la toxine HBL, mais elle est non hémolytique.
La toxine responsable du syndrome émétique ou céréulide est restée mal connue durant longtemps car les seuls tests permettant d’apprécier son activité biologique consistaient à la faire ingérer à des singes (Macaccus rhesus) ou à l'injecter par voie intrapéritonéale à des musaraignes (Suncus murinus). La toxine émétique provoque une perte de mobilité des spermatozoïdes de verrats, des modifications morphologiques des cellules Vero et CHO et la formation de vacuoles dans les cellules HEp-2 et HeLa. Ces vacuoles correspondent en fait à un gonflement des mitochondries.
Diagnostic
Bacillus anthracis Outre les diagnostics épidémiologiques, cliniques et nécropsiques (autopsies réalisées avec d'extrêmes précautions dans un local isolé et facile à désinfecter), il est souhaitable d'avoir recours à un diagnostic expérimental. Celui ci doit être effectué le plus rapidement possible (dans les 24 heures suivant la mort) car la présence d'un grand nombre de germes de putréfaction rend difficile, voire même impossible, l'isolement de Bacillus anthracis. La simple coloration de Gram effectuée sur un frottis sanguin ou sur un décalque d'organe (foie ou rate par exemple) permet de visualiser de gros bacilles à Gram positif, souvent associés en courtes chaînettes. Cet examen direct nécessite un temps d'observation prolongé de l'ordre de 30 minutes avant de conclure à la négativité. Il existe un risque de confusion avec des clostridies souvent présentes dans le sang et les organes après la mort. La mise en évidence d'une capsule, à l'aide de colorations spéciales, permet de différencier Bacillus anthracis de la majorité des Clostridium spp. L'isolement est réalisé sur des milieux usuels lorsque le prélèvement est vraissemblablement monomicrobien. En cas de contamination importante du prélèvement, il est possible d'avoir recours à un chauffage des échantillons (15 minutes à 65 °C) pour éliminer les bactéries non sporulées et à l'utilisation de milieux sélectifs. L'identification du germe est facile et seul le diagnostic différentiel Bacillus anthracis/Bacillus cereus pose quelques problèmes. L'absence de mobilité, la présence d'une capsule, l'absence d'hémolyse en 24 heures et la sensibilité habituelle à la pénicilline suffisent, en tenant compte du contexte, à diagnostiquer Bacillus anthracis . Cette identification devra, ultérieurement, être confirmée par l'étude d'autres caractères. Lorsque les prélèvements ont subi une autolyse avancée, la mise en évidence du germe devient irréalisable mais il est possible de mettre en évidence un polysaccharide thermostable grâce à une réaction d'immunoprécipitation. Le prélèvement est broyé, chauffé 5 minutes à 100 °C puis filtré. Le filtrat est ensuite déposé au-dessus d'un sérum spécifique contenu dans un tube à précipitation. Une réaction positive se traduit par l'obtention d'un précipité à l'interface des deux liquides. Cette réaction, connue sous le nom de test d'Ascoli, nécessite l'utilisation d'antisérums spécifiques non commercialisés en France. La détermination de la séquence nucléotidique des plasmides pXO1 et pXO2 a permis de développer des sondes nucléiques très spécifiques de Bacillus anthracis. Les diagnostics sérologiques et allergiques, utilisables chez l'homme, ont moins d'intérêt.
Bacillus cereus Lors d'infections, l'isolement de Bacillus cereus sera réalisé sur une gélose nutritive éventuellement enrichie de sang et incubée 24 heures à 37 °C.
Lors de toxi-infections alimentaires, de manière idéale, le germe doit être mis en évidence dans les selles et/ou dans les vomissements et dans les aliments suspects. Dans ces prélèvements, Bacillus cereus est présent au sein d'une flore complexe et il peut être sous forme sporulée.
Le diagnostic de genre repose sur la morphologie, l'affinité tinctoriale, l'étude du type respiratoire et la mise en évidence d'une spore. Comme le soulignent Logan et Turnbull, il est essentiel d'établir que les colonies suspectes sont bien constituées par des bactéries à Gram positif, sporulées et capables de croître en aérobiose.
Bacillus cereus ou ses spores sont largement répandus dans le milieu extérieur et sont même présents sur du matériel de prélèvement considéré comme stérile (notamment sur les tiges en bois des écouvillons) ou dans des solutions antiseptiques.
Les toxines HBL et NHE peuvent être détectées dans les selles, dans les aliments ou à partir des colonies isolées par coprocultures.
Sensibilité aux antibiotiques
Si l'on excepte le cas de Bacillus anthracis , peu d'études ont été consacrées à la sensibilité des Bacillus aux agents antimicrobiens.
Habituellement, Bacillus anthracis est sensible à la pénicilline G et la pénicillinothérapie est souvent considérée comme le traitement de choix aussi bien chez l'homme que chez l'animal. Certaines souches produisent des céphalosporinases et les céphalosporines ne sont pas conseillées pour le traitement ou la prophylaxie. L'existence de souches résistantes doit conduire à effectuer un antibiogramme pour contrôler l'efficacité d'une pénicillinothérapie.
Les souches de Bacillus cereus produisent des bêta-lactamases à large spectre et sont résistantes aux bêta-lactamines y compris aux céphalosporines de troisième génération. Elles sont également résistantes au triméthoprime mais, en revanche, elles sont généralement sensibles aux aminosides, à la clindamycine, à la ciprofloxacine, à la vancomycine, au chloramphénicol et à l'érythromycine.
Prophylaxie
La prophylaxie sanitaire ne permet pas l'éradication des Bacillus spp.
La vaccination contre le charbon bactéridien est couramment pratiquée chez les animaux et plus rarement chez l'homme.
L'antibioprohylaxie peut être utilisée, chez l'homme et chez l'animal non vacciné, lorsque les risques de contamination sont réels. Chez l'animal, l'antibiotique le plus utilisé est la pénicilline G. Chez l'homme on utilise généralement la ciprofloxacine ou la doxycycline. En cas de contre-indications à ces molécules, la pénicilline ou l'amoxicilline sont une alternative.
AVIS JURIDIQUE IMPORTANT: Les informations qui figurent sur ce site sont soumises à une clause de non responsabilité et sont protégées par un copyright.
|