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CLOSTRIDIUM DIFFICILE
Introduction
Clostridium difficile est une bactérie bien connue des médecins. Chez l'homme, les infections font suite à une perturbation de la flore intestinale permettant aux souches toxinogènes de se multiplier et d'excréter leurs toxines.
En médecine vétérinaire, même si quelques infections ont été décrites dès la fin des années 1970 et le début des années 1980, il fallut attendre 1983 et 1987 pour que les premiers cas d'infections naturelles soient observés chez le porc et chez le cheval. Par la suite, Clostridium difficile a été mis en cause chez d'autres espèces animales.
Systématique
Comme les autres espèces du genre Clostridium, Clostridium difficile appartient à la famille des Clostridiaceae (ordre des Clostridiales, classe des "Clostridia", division ou phylum des "Firmicutes", domaine ou empire des "Bacteria").
Principaux caractères bactériologiques
Les souches de Clostridium difficile sont constituées de bacilles à Gram positif, de 0,5 à 1,9 µm de diamètre sur 3,0 à 16,9 µm de longueur, parfois groupés en chaînes de 2 à 6 cellules, généralement mobiles grâce à une ciliature péritriche, anaérobies stricts, recouverts par une couche cristalline de surface (S-layer). La sporulation de la plupart des souches peut être obtenue en 48 heures après culture sur une gélose Brucella au sang. Les spores sont subterminales (parfois terminales), ovales et déformantes. Les souches de Clostridium difficile peuvent être toxinogènes et les principales toxines responsables du pouvoir pathogène sont la toxine A (parfois qualifiée d'entérotoxine) et la toxine B (parfois qualifiée de cytotoxine). Selon leur capacité à produire ces toxines, les souches de Clostridium difficile se répartissent en trois groupes : les souches A-/B-, les souches A+/B+ et les souches A-/B+.
La température optimale de croissance est comprise entre 30 et 37 °C mais la culture est également obtenue à 25 et à 45 °C.
Habitat et pouvoir pathogène
Habitat Clostridium difficile est retrouvé dans le sol ou l'eau (sous forme sporulée) et il est présent dans l'intestin de l'homme et de nombreuses espèces animales (y compris les oiseaux et les reptiles).
Pouvoir pathogène pour l'homme Chez les nouveau-nés et chez les jeunes enfants, les pathologies à Clostridium difficile sont rares alors que le portage de souches toxinogènes existe et que la concentration en toxines dans les selles peut être comparable à celle des adultes malades.
Chez les adultes, la situation est totalement différente et Clostridium difficile est principalement responsable de colites pseudo-membraneuses et de diarrhées consécutives à une prise d'antibiotiques. Dans la très grande majorité des cas les maladies à Clostridium difficile sont donc des maladies iatrogènes et notamment des maladies nosocomiales.
La colite pseudo-membraneuse se caractérise par une infiltration inflammatoire intense de la muqueuse du côlon et du rectum ainsi que par la présence de fausses membranes fibrineuses adhérentes à la muqueuse. Le principal signe clinique est une diarrhée aqueuse, muqueuse ou rarement hémorragique. Ces infections peuvent être graves et le taux de mortalité atteint 0,6 p. cent voire même 35 à 50 p. cent lors de la survenue d'un mégacôlon ou d'une perforation du côlon. Clostridium difficile est la principale étiologie des diarrhées consécutives à une antibiothérapie. En pratique ambulatoire, il serait à l'origine de 8 à 10 p. cent des cas et il est responsable de 10 à 25 p. cent des diarrhées survenant en cours d'hospitalisation.
Pouvoir pathogène chez l'animal Chevaux Chez le cheval, le taux de portage semble faible (à moins qu'il ne soit sous estimé) et, selon diverses enquêtes, Clostridium difficile est retrouvée chez moins de 4 p. cent des animaux. Clostridium difficile a été mis en évidence, aussi bien chez les poulains que chez les adultes, dans des cas de diarrhée et dans des cas d'entérocolite souvent consécutives à l'administration d'antibiotiques. Le rôle des antibiotiques et notamment de l'érythromycine a été illustré par une étude suédoise montrant que l'association érythromycine-rifampicine, classiquement utilisé chez les poulains atteints de pneumonie à Rhodococcus equi, pouvait conduire à une colite sévère chez les juments. L'érythromycine est excrétée dans les fèces des poulains et l'absorption par coprophagie, même en quantité minime, de cet antibiotique par les juments est susceptible d'altérer la flore digestive et de déclencher une entérocolite. La rifampicine ne semble pas en cause si bien que cette étude a conduit quelques vétérinaires à utiliser une association gentamicine-rifampicine pour traiter les infections à Rhodococcus equi. Cliniquement, les poulains présentent une diarrhée qui dans environ 50 p. cent des cas peut être hémorragique, une déshydration, des coliques et une dyspnée. Chez les adultes, l'infection se traduit par une diarrhée qui peut être modérée ou intense, une perte d'appétit, des coliques et parfois une mort subite. À l'autopsie, le contenu intestinal est fluide, la muqueuse présente des lésions de nécrose (superficielle ou profonde), parfois un œdème modéré et elle peut être recouverte d'un exsudat fibrino-hémorragique. Un cheval atteint de diarrhée va contaminer l'environnement dans lequel Clostridium difficile peut survivre très longtemps sous forme sporulée. Cette contamination du milieu extérieur, mise en évidence dans des cliniques hospitalisant des chevaux, pourrait être à l'origine de contaminations nosocomiales. Carnivores Comme chez de nombreuses espèces animales, Clostridium difficile est présent dans l'intestin des carnivores. Selon les enquêtes, de 0 à plus de 40 p. cent des chiens ou des chats adultes hébergent des souches toxinogènes ou non toxinogènes de Clostridium difficile sans présenter de troubles digestifs. Chez les chiots âgés de moins de 10 semaines, le portage est beaucoup plus fréquent et 94 p. cent des chiots peuvent être des porteurs transitoires de germes. Ce portage est observé plus fréquemment chez des animaux hospitalisés et des souches de Clostridium difficile peuvent être isolées des locaux ou du matériel des cliniques vétérinaires. Des cas de diarrhée à Clostridium difficile ont été décrits chez le chien et chez le chat. La mise en cause de cette bactérie repose sur la mise en évidence de toxines dans les fèces et sur l'efficacité fréquente d'un traitement par le métronidazole. Aussi bien chez le chien que chez le chat, ces diarrhées ne sont pas toujours consécutives à un traitement antibiotique et si Clostridium difficile est bien l'agent étiologique de ces pathologies, d'autres facteurs de risque doivent exister. Le portage de souches éventuellement toxinogènes par les chiens et les chats pose le problème d'un éventuel risque de transmission à l'homme. À la connaissance de l'auteur, aucune transmission de l'animal à l'homme n'a été identifiée, mais les personnes âgées et/ou immunodéprimées, recevant un traitement antibiotique, devraient éviter les contacts avec un animal familier. Porcs Le premier cas d'infection chez le porc semble avoir été décrit chez des animaux SPF présentant une colite muco-hémorragique. L'inoculation de la souche à des porcs axéniques a permis d'observer de l'inappétence et une congestion du côlon dont la muqueuse était recouverte d'un exsudat mucopurulent. Depuis quelques années, plusieurs études suggèrent que Clostridium difficile est responsable de morbidité et de mortalité dans la phase du pré-sevrage. Les animaux, le plus souvent âgés de moins de 7 jours, sont amaigris, ils présentent des épanchements thoraciques et abdominaux et éventuellement de la diarrhée. À l'autopsie, les principales lésions sont un œdème du côlon et une typhlocolite et le côlon renferme un contenu plus ou moins fluide de couleur jaunâtre. Les examens histologiques révèlent la présence de foyers suppurés dans la lamina propria du côlon, une infiltration par des neutrophiles, des érosions de la muqueuse, des foyers d'exsudation de mucus et de fibrine et la présence de bacilles parfois sporulés. Occasionnellement, des lésions comparables sont observées dans l'iléon.
D'après Yaeger, la maladie a été reproduite en faisant ingérer à des porcelets des cultures de Clostridium difficile isolées d'animaux malades, les animaux inoculés présentent un œdème du côlon, ils permettent l'isolement de la souche d'épreuve et des toxines sont mises en évidence dans leur fèces.
Autres espèces animales Dans les conditions expérimentales ou après un traitement antibiotique, le hamster, le cobaye, la souris et le rat sont sensibles à Clostridium difficile. Chez le hamster, des diarrhées liquides accompagnées d'une mortalité élevée ont été observées chez des animaux non traités aux antibiotiques et nourris avec un alimentation riche en graisse ou en cholestérol. Chez ces animaux, contrairement à ce qui est observé chez les hamsters recevant une antibiothérapie, la flore intestinale n'est pas altérée ce qui suggère l'intervention d'autres facteurs de risque.
Dans les conditions naturelles, des infections à Clostridium difficile ont été décrites chez des levrauts âgés de moins de 10 jours et présentant une diarrhée suivie d'une mortalité élevée.
Quelques observations ont été rapportées chez des animaux exotiques. Ainsi, un cas de diarrhée consécutif à un traitement antibiotique a été décrit chez un ours (Ursus arctos) dans un zoo des USA, un cas d'entérite pseudo-membraneuse a été décrit chez un pingouin (Eudyptes chrysolophus) traité à la ciprofloxacine, des entérites ont été observées chez des autruches (Struthio camelus) élevées en captivité, etc. Les toxines de Clostridium difficile ont été mises en évidence chez des macaques (Macaca fascicularis, Macaca nemestrina) et des cas de mortalité ont été décrits chez des tamarins (Saguinus oedipus) ayant reçu un traitement antibiotique (érythromycine ou norfloxacine) en vue de traiter des diarrhées à Campylobacter sp.
Facteurs de pathogénicité
Clostridium difficile possède de nombreux facteurs de pathogénicité et, comme c'est le cas pour d'autres bactéries, tous les facteurs de pathogénicité ne sont pas exprimés par toutes les souches.
Le pouvoir pathogène de Clostridium difficile repose avant tout sur la production des toxines A et B. Ces deux toxines, codées par deux gènes portés par un même locus de pathogénicité, sont constituées d'une unique chaîne peptidique. Ces deux toxines présentent une forte homologie de séquence et sur le plan fonctionnel elles sont constituées de trois domaines. Le domaine doué d'une activité toxique est situé à l'extrémité NH2 terminale, le domaine responsable de la fixation aux cellules est situé à l'extrémité COOH terminale et, au milieu de la chaîne peptidique, se situe une région qui semble impliquée dans la pénétration dans les cellules.
Après fixation sur un récepteur cellulaire, les toxines pénètrent dans la cellule par endocytose avant d'être libérées dans le cytoplasme. Elles provoquent alors une glycosylation des protéines liant le GTP qui sont impliquées dans la formation du cytosquelette. La désagrégation du cytosquelette conduit à un arrondissement des cellules et à une altération des jonctions cellulaires. La désorganisation des épithéliums résulte également d'une activation des mécanismes apoptotiques mise en évidence aussi bien avec la toxine A qu'avec la toxine B. Il s'en suit une augmentation de la perméabilité se traduisant par de la diarrhée. Dans les conditions naturelles, les cellules épithéliales du côlon sont les plus affectées.
Les infections à Clostridium difficile se caractérisent par un afflux massif de neutrophiles et/ou la formation de micro-abcès ou de pseudo-membranes riches en neutrophiles. Cet afflux de neutrophiles résulte de la libération de TNF alpha et d'IL-8 par les monocytes et les macrophages, d'une stimulation de la phospholipase A2 (ce qui conduit à la synthèse de prostaglandines et de leucotriènes) ainsi que de la libération de TNF alpha et d'histamine par les mastocytes. Les toxines A et B sont capables de stimuler la libération de cytokines produites par les monocytes et les macrophages alors que seule la toxine A semble capable de déclencher la synthèse de prostaglandines et de leucotriènes et d'activer les mastocytes.
Diagnostic bactériologique
Le diagnostic d'une infection à Clostridium difficile repose sur la mise en évidence du germe ou de ses toxines. Aux USA, la détection des toxines est considérée comme le meilleur moyen de diagnostic alors qu'en Europe on préfère y associer la culture du germe. Les techniques de diagnostic moléculaire, notamment l'utilisation de sondes ou de techniques PCR, ne semblent pas donner de meilleurs résultats que les techniques conventionnelles.
Prélèvements Chez l'homme, seules les selles liquides font l'objet d'une recherche de Clostridium difficile et de ses toxines et il ne semble pas utile de répéter les analyses en cas de réponse négative. Chez l'animal, la diarrhée peut être modérée ou absente et la recherche du germe ou de ses toxines peut être entreprise sur des fèces même non diarrhéiques si les commémoratifs y incitent. De même, au moins chez le cheval, la répétition des prélèvements est conseillée car le germe ou ses toxines ne sont parfois détectés que 5 jours après l'apparition des premiers signes cliniques.
La recherche de la toxine doit s'effectuer sur des prélèvements de fèces fraîches ou, si l'analyse ne peut être effectuée immédiatement, sur des fèces conservées à + 4 °C. En effet les toxines se dénaturent à 22 °C et elles ne sont plus mises en évidence dans 20 p. cent des prélèvements acheminés par voie postale sans réfrigération.
Les formes végétatives de Clostridium difficile perdent rapidement leur viabilité lorsque le prélèvement est conservé dans une atmosphère normale et elles donnent naissance à des spores. En revanche, si le prélèvement est placé dans un milieu de transport pour bactéries anaérobies, la forme végétative survit au moins 30 jours à + 4 °C.
Identification du germe
L'identification du germe est lente et difficile, mais elle est considérée comme la technique la plus sensible, elle permet la détection de Clostridium difficile dans l'environnement et elle permet un typage des souches.
Détection des toxines La recherche d'une activité cytotoxique dans un filtrat de fèces est souvent considérée comme la méthode de référence. De nombreuses lignées cellulaires peuvent être utilisées, mais les cellules Vero semblent les plus sensibles. Un effet cytotoxique se traduit par un étirement et une augmentation de la réfringence des cellules suivis d'un détachement et d'un arrondissement des cellules. L'effet cytotoxique résulte principalement de l'action de la toxine B et sa spécificité est vérifiée par sa neutralisation obtenue avec un sérum anti-Clostridium difficile ou anti-Clostridium sordellii (la toxine létale de Clostridium sordellii et la toxine B de Clostridium difficile présentent suffisamment de communautés antigéniques pour permettre une telle neutralisation croisée). Cette technique est sensible, spécifique (à condition d'effectuer les tests de neutralisation) mais elle nécessite l'utilisation de cultures cellulaires. Plusieurs kits commercialisés détectent la présence des toxines dans les fèces par une technique immuno-enzymatique. La plupart des kits détectent la toxine A mais certains d'entre eux détectent également la toxine B ce qui permet de diagnostiquer les infections dues à des souches A-/B+. Certains de ces kits ont un conditionnement unitaire et se caractérisent par une manipulation simplifiée et rapide. Ces techniques immuno-enzymatiques sont moins sensibles que la mise en évidence d'un effet cytotoxique mais elles donnent un résultat rapide et elles peuvent être mises en œuvre par tous les laboratoires.
Sensibilité aux antibiotiques
La détermination in vitro de la sensibilité aux antibiotiques des souches de Clostridium difficile n'est pas toujours effectuée en routine.
Le simple arrêt de l'antibiothérapie permet une guérison spontanée chez environ 15 à 25 p. cent des patients. Toutefois, un traitement est parfois nécessaire et il fait généralement appel au métronidazole qui est moins coûteux que la vancomycine ou la teicoplanine et dont l'emploi permet d'éviter la sélection de souches, notamment de souches d'entérocoques, résistantes aux glycopeptides. Après traitement, les rechutes sont fréquentes mais elles sont souvent dues à une réinfection des malades par des spores.
En médecine vétérinaire, le métronidazole a été utilisé pour le traitement des chats et des chevaux. La vancomycine a été utilisée chez le cobaye et chez des hamsters de laboratoire afin d'enrayer des cas de mortalité chez des animaux utilisés dans des expérimentations de longue durée. La bacitracine a parfois été recommandée pour le traitement des chevaux et elle est utilisée pour le traitement des porcs même si deux études, effectuées sur des souches isolées du cheval, montrent que Clostridium difficile résiste à la bacitracine. Selon Yaeger (2002), l'érythromycine, la tiamuline et la tylosine pourraient être efficaces pour le traitement des porcelets.
Prophylaxie
Les principales mesures prophylactiques consistent à utiliser les antibiotiques de manière rationnelle (et donc modérée), à prescrire, chaque fois que c'est possible, des antibiotiques à spectre étroit et à éviter les associations d'antibiotiques. Chez l'homme, l'utilisation de Saccharomyces boulardii (UltralevureR) a fait la preuve de son efficacité dans la prévention des colites pseudo-membraneuses, des diarrhées post-antibiotiques et dans la prévention des rechutes.
Ces mesures doivent être complétées par des mesures d'hygiène : port de gants à usage unique par le personnel manipulant des fèces ou des objets souillés, lavage soigneux des mains avant et après les soins, utilisation de thermomètres jetables, nettoyage et désinfection (désinfectants à base d'hypochlorite ou de glutaraldéhyde à 2 p. cent) des locaux et du matériel...
En médecine vétérinaire, des autovaccins sont couramment utilisés dans les élevages porcins.
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