ALPHAVET

taxonomie et nomenclature

Introduction

La systématique a pour but de classer les êtres vivants de manière rationnelle et de leur attribuer un nom.
Elle repose sur deux disciplines, la taxonomie (ou taxinomie) et la nomenclature. La taxonomie est la science qui permet de classer les organismes en groupes d'affinité ou taxons et la nomenclature est un ensemble de règles gouvernant l'attribution d'un nom à un taxon.
La principale application de la systématique est l'identification qui consiste à étudier les caractères d'un organisme afin de pouvoir le placer dans un taxon préalablement décrit.
La systématique est parfois considérée comme une science vieillotte (alors que de nos jours elle fait appel aux techniques les plus modernes) et, conséquence de l'usure des mots, on tend à lui substituer le terme de bio-diversité !

TAXONOMIE

Il n'existe pas de classification officielle des procaryotes pour trois raisons principales :
(i) Une classification est faite pour le bactériologiste et non pour les bactéries. C'est dire qu'une classification n'est pas obligatoirement élaborée sur la base des seuls critères scientifiques. La taxonomie poursuit des buts pratiques et plusieurs classifications peuvent coexister.
Par exemple, on peut classer les bactéries en fonction de leur degré de pathogénicité pour les plantes, les animaux et l'homme.
De même, pour des raisons pratiques et/ou didactiques, on peut classer les bactéries d'intérêt médical ou vétérinaire selon leurs caractères phénotypiques. Ces deux classifications sont différentes de celle adoptée par la deuxième édition du "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology" (Cf. infra), mais elles ne peuvent être considérées comme fausses ou désuètes ; elles ont simplement un objectif qui n'est pas celui du "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology".
(ii) La taxonomie est une science dynamique et elle est sujette à de nombreux changements en fonction des données disponibles. De plus, les opinions des bactériologistes sont divergentes. Dans le passé, la taxonomie reposait principalement sur des caractères phénotypiques. Actuellement, la classification fait souvent appel à des critères génétiques (hybridation ADN-ADN, séquençage des ADNr 16S, séquençage de divers gènes...).
(iii) L'absence de définition précise des rangs hiérarchiques est un obstacle majeur à une taxonomie universelle (Cf. infra).

I - Les différents rangs hiérarchiques

Le monde des procaryotes est divisé en deux domaines (ou empires) : les Archaea (ou Archaeobacteria) et les Bacteria (ou Eubacteria).
En théorie, au sein de chacun de ces domaines, on reconnaît les groupes hiérarchiques suivants : phylums (ou divisions), classes, sous-classes, ordres, sous-ordres, familles, sous-familles, tribus, sous-tribus, genres, sous-genres, espèces et sous-espèces. Des rangs hiérarchiques inférieurs à la sous-espèce sont également reconnus pour certaines espèces bactériennes.

En pratique, on peut noter les points suivants :
Aucune nomenclature n'a été proposée pour les sous-familles et les sous-tribus.
v La tribu est un rang hiérarchique qui tombe en désuétude.
v Le sous-genre est un rang hiérarchique très peu utilisé.
v Le "Code de nomenclature des bactéries" [Bacteriological Code (1990 Revision)] ne réglemente ni les taxons d'un rang hiérarchique supérieur à la classe ni les taxons d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce.
Pour chacun des rangs hiérarchiques, une nomenclature type doit être désignée :
v ordre type pour les phylums, classes et sous-classes ;
v genre type pour les ordres, sous-ordres, familles, sous-familles, tribus et sous-tribus;
v espèce type pour les genres et sous-genres;
v souche type pour les espèces et les sous-espèces.
L'importance de la nomenclature type est considérable car le nom d'un taxon reste en permanence attaché à sa nomenclature type si bien que le nom du taxon doit être changé si la nomenclature type est exclue du taxon.

II - Les différentes approches taxonomiques

A - Taxonomie phénétique

Depuis la classification proposée par Cohn en 1872 et jusqu'au début des années 1960, toute la taxonomie bactérienne reposait sur une classification phénétique.
La classification phénétique (ou phénotypique) utilise un faible nombre de caractères considérés comme importants tels que la morphologie, la présence d'une spore, la mise en évidence d'un caractère biochimique jugé essentiel... Une classification phénétique a l'inconvénient de ne refléter qu'une quantité d'information réduite. De plus le choix des critères qualifiés "d'importants" est subjectif et il peut varier d'un auteur à un autre ce qui est une source potentielle d'instabilité.

B - Taxonomie numérique

En 1763, le botaniste français Adanson proposait une méthode de classification qui tenait compte de l'ensemble des caractères d'un organisme. En 1957, Sneath applique une méthode similaire aux bactéries et développe une taxonomie qualifiée de numérique ou d'adansonienne.
De manière schématique, la méthode consiste à étudier, pour chaque souche, plus d’une centaine de caractères morphologiques, biochimiques, culturaux, présence ou absence d’un constituant cellulaire particulier (un acide gras membranaire, une protéine, une quinone...) et à attribuer le même poids à chacun des caractères qui sont codés 1 (présence du caractère) ou 0 (absence du caractère). Le but recherché est de rassembler dans une classe de similitude les individus les plus semblables.
Même en multipliant le nombre de caractères étudiés (jusqu'à 300 dans certaines études), la taxonomie numérique n'évalue que 5 à 20 p. cent du potentiel génétique d'une bactérie.

C - Chimiotaxonomie

La chimiotaxonomie se base sur l'étude de constituants cellulaires. Les plus utilisés sont le peptidoglycane, les quinones (présence de ménaquinones ou d'ubiquinones), les lipides polaires (utilisés par exemple pour la taxonomie du phylum des Actinobacteria) et les acides mycoliques (taxonomie des genres Corynebacterium, Dietzia, Gordonia, Nocardia,Rhodococcus et Tsukamurella). Les méthodes chimiotaxonomiques sont complexes et réservées à des laboratoires spécialisés.

D - Taxonomie moléculaire

1) Détermination du G + C p. cent

En 1949, Chargaff et al. montrent que le contenu en bases puriques (G = guanine, A = adénine) et en bases pyrimidiques (C = cytosine, T = thymine) de l'ADN pouvait varier, mais qu'il était relativement constant pour les individus d'une même espèce.
Le contenu en base d’un ADN est exprimé par le G + C p. cent qui est défini ainsi (chaque base étant exprimée par sa concentration molaire) : G + C p. cent = (G + C) x 100 / (A + T + G + C).
Chez les procaryotes, les valeurs du G + C p. cent sont très dispersées et elles varient de 25 p. cent à 75 p. cent. Actuellement, on admet que des bactéries dont les G + C diffèrent de plus de 5 p. cent ne devraient pas appartenir à une même espèce et que des bactéries dont les G + C diffèrent de plus de 10 p. cent ne devraient pas appartenir à un même genre.
Bien sûr, des valeurs du G + C p. cent identiques n'impliquent pas que les bactéries sont proches car les bases peuvent être disposées de manière très différente sur l'ADN.

2) Les hybridations d'acides nucléiques

Les hybridations ADN-ADN se sont révélées essentielles pour la définition d'une espèce bactérienne (Cf. infra). Leurs réalisations n'ont été possibles qu'après la découverte par Marmuret al. (1961) du phénomène de renaturation de l'ADN.
Le chauffage progressif d'une solution d'ADN conduit à une dénaturation de la molécule, c'est à dire à la séparation des deux brins de la double hélice. La dénaturation est liée à la rupture des liaisons hydrogène reliant chaque paire de bases. Dans des conditions données de force ionique, la température de dénaturation augmente avec le nombre de paires de bases GC qui sont reliées par trois liaisons hydrogène (au lieu de deux dans la paire AT). Si on refroidit brutalement la solution d'ADN dénaturée, la structure monocaténaire est conservée. Par contre, si le refroidissement est lent, il se produit une renaturation de l'ADN : les deux brins de l'ADN monocaténaire se réassocient pour reformer une double hélice.
Les hybridations ADN-ADN, utilisées en bactériologie, sont réalisées à partir d'un mélange de deux ADN dénaturés provenant de deux bactéries différentes. Dans ces conditions, on obtient d'autant plus de duplex hétérologues que les séquences d'ADN des micro-organismes sont proches. Dans les techniques classiques l'un des ADN est généralement marqué par un isotope radioactif ou par une enzyme afin de reconnaître la provenance de chaque brin d'ADN dans les hybrides. Les techniques plus modernes, comme celles faisant appel à la spectrophotométrie, ne nécessitent pas de marquage, mais elles ne permettent pas de calculer un ΔTm(e) (Cf. infra).
La température optimale de renaturation (Tor) est toujours inférieure à la température de dénaturation (Tm). En pratique, Tor est choisie à 20-30 °C en dessous de Tm soit environ 60 °C pour les entérobactéries. Pour éviter la réassociation des brins d'ADN marqués, on travaille avec des concentrations d'ADN non marqué environ 1000 à 5000 fois plus importantes.
En fonction des similitudes de séquence, deux types de duplex hétérologues peuvent se former :
v Si les ADN des deux bactéries présentent des homologies importantes, il se produit d'abord un appariement étroit au niveau d'un segment qui porte des bases complémentaires (site de nucléation), puis le duplex se complète de proche en proche comme dans le cas d'une fermeture à glissière.
v Si les ADN des deux bactéries ont des séquences très différentes, il peut se produire un appariement au niveau de quelques bases complémentaires situées dans une zone limitée, mais le reste des fragments ne s'associe pas ou seulement par quelques liaisons hydrogène éparses.
La solidité et donc la spécificité des hybrides est appréciée par la mesure de la stabilité thermique. La technique consiste à étudier la cinétique de dénaturation des hybrides lorsque la température est augmentée au-dessus de Tor. On appelle Tm(e) (thermal elution midpoint) la température de demi-dénaturation de l'hybride, c'est à dire la température pour laquelle 50 p. cent de la radioactivité (ou de l'activité enzymatique) est éluée du duplex.
La différence de stabilité thermique ΔTm(e), observée entre les Tm(e) mesurées dans une réaction homologue et dans une réaction hétérologue, mesure très précisément le degré d'homologie des duplex. La stabilité thermique des hybrides est directement corrélée avec le pourcentage de bases non appariées. La correspondance est d'environ 1 p. cent de bases non appariées pour un ΔTm(e) de 1,6 °C.
Dans les conditions optimales d'hybridation, deux ADN doivent posséder au moins 80 p. cent de séquences complémentaires pour pouvoir se réassocier. Ce fait explique que les hybridations ADN-ADN ne peuvent être utilisées pour comparer des bactéries très différentes. Elles sont utilisées pour définir les espèces et dans une moindre mesure les genres. En revanche, elles n'ont que peu d'utilité pour classer des bactéries dans un rang hiérarchique supérieur au genre.

3) Etude de diverses séquences génétiques

Pour comparer des organismes phylogéniquement très éloignés il faut utiliser des séquences qui restent sensiblement conservées durant des centaines de millions d'années, tandis que la comparaison d'organismes proches requiert l'étude de séquences où des mutations se seront accumulées en quelques millions d'années.
a) Comparaison d'organismes phylogéniquement éloignés
En 1983, Kimura a émis le concept d'horloge "évolutionnaire" : la vitesse de l'évolution est constante, les mutations qui surviennent dans le génome n'ont pas nécessairement de conséquences phénotypiques, mais elles sont étroitement corrélées avec le temps. Comme le souligne Woese, l'évolution a un rythme quasi indépendant des changements de phénotypes (théorie neutraliste de l'évolution). Dans ces conditions, il est possible de construire un arbre généalogique (phylogénique) en utilisant des méthodes mathématiques et en respectant quelques règles.
Le principe de base consiste à comparer des gènes homologues c'est à dire descendant d'un ancêtre commun et ayant conservé une fonction identique au cours du temps. Le choix des séquences à comparer a posé un problème car il était difficile de trouver une molécule qui soit présente et homologue chez tous les organismes et qui présente des niveaux successifs d'information.
v Les ARNr (ARN ribosomaux) ont été choisis en taxonomie pour trois raisons principales: Ils sont présents dans toutes les cellules ce qui permet des comparaisons entre procaryotes et eucaryotes.
v Ils ont une structure bien conservée car toutes modifications importantes pourraient avoir des conséquences importantes sur les synthèses protéiques. Il existe d'ailleurs des portions d'ARNr dont la séquence est identique chez tous les êtres vivants.
v Ils sont abondants dans la cellule et faciles à purifier.
Les ARNr s'associent à des protéines pour former les ribosomes qui, chez les procaryotes, sont constitués d'une sous-unité 30S et d'une sous-unité 50S. La sous-unité 30S d'un ribosome contient de l'ARNr 16S et la sous-unité 50S contient de l'ARNr 5S et de l'ARNr 23S. L'ARNr 5S est formé d'environ 120 nucléotides, l'ARNr 16S d'environ 1 540 nucléotides et l'ARNr 23S comprend environ 2 900 nucléotides. Tous les ARNr sont monocaténaires sauf dans quelques régions où se forment des boucles par appariement de bases complémentaires situées sur la même chaîne.
Chez une bactérie, les gènes qui codent pour les ARNr sont organisés en opérons dont la structure est semblable : trois gènes, séparés par un espace, codent pour les ARNr 16S (gènerrs), les ARNr 23S (gène rrl) et pour les ARNr 5S (gène rrf).
En taxonomie, on utilise le plus souvent le séquençage des ARNr 16 S ou le séquençage des gènes codant pour les ARNr (ADNr 16S). Les séquences sont disponibles dans des bases de données consultables sur Internet. Il en va de même pour les programmes informatiques indispensables à l'alignement des séquences, au traitement des données et à la construction des arbres phylogéniques. Le séquençage des ARNr 16S peut être automatisé et les données concernant ces molécules s'accumulent en permanence. L'utilité du séquençage des ARNr 16S est reconnue par tous les taxonomistes. Cette technique ne permet pas de différencier les espèces proches les unes des autres, mais elle est très utile pour classer les procaryotes dans un rang hiérarchique supérieur à l'espèce.
b) Comparaison d'organismes proches
Des gènes, autres que ceux codant pour les ARNr 16S, peuvent être séquencés. Le séquençage d'un "gène de ménage" (housekeeping gene, gène qui assure les fonctions indispensables à la vie de tous les types de cellules) ou de plusieurs "gènes de ménage" (MLSA ou MultiLocus Sequence Analysis) ont été largement utilisés pour classer des espèces au sein de genres bactériens.

E - Taxonomie mixte et consensuelle (polyphasic taxonomy)

Les termes de "polyphasic taxonomy" ont été introduits en 1970 par Colwell pour faire référence à une classification qui tient compte d'un maximum de données : données génétiques, données phénotypiques, données chimiotaxonomiques, données écologiques... De nos jours, l'expression "polyphasic taxonomy" sous-entend également que cette classification est susceptible d'avoir l'agrément d'un maximum de bactériologistes. C'est pourquoi nous avons choisi de traduire "polyphasic taxonomy" par "taxonomie mixte et consensuelle".

III - Définitions des groupes taxonomiques

A - Définition d'une espèce bactérienne

L'espèce constitue l'unité de base ou le maillon essentiel de la classification bactérienne. La définition classique d'une espèce biologique n'est pas applicable aux procaryotes et les bactériologistes ont dû élaborer une définition originale de l'espèce !
En bactériologie, une espèce est constituée par sa souche type et par l'ensemble des souches considérées comme suffisamment proches de la souche type pour être incluses au sein de la même espèce.
Une souche est constituée par une succession de cultures dérivées d'une culture pure (le plus souvent une colonie parfaitement isolée). Une souche (notamment une souche type ou une souche de référence) est généralement conservée dans une collection qui lui attribue un code d'identification. Le nombre de cellules ayant permis la constitution de la culture pure (la formation d'une colonie isolée) est le plus souvent inconnu si bien que, contrairement à ce qui est parfois écrit, une souche n'est pas obligatoirement un clone (population de cellules dérivée d'une unique cellule). D'ailleurs, d'après l'Appendice 10 du Code de Nomenclature, la plupart des souches bactériennes ne sont pas connues pour être des clones.
Contrairement à une idée répandue, la souche type (à ne pas confondre avec une souche de référence) n'est pas nécessairement la souche la plus représentative de l'espèce (ou de la sous-espèce).
Lorsqu'une espèce (ou une sous-espèce) est décrite sur la base d'une unique souche, cette souche devient automatiquement la souche type (monotypie). Par la suite, d'autres souches peuvent être isolées et elles peuvent présenter un ou plusieurs caractères phénotypiques que ne possède pas la souche type. Si la proposition d'une nouvelle espèce (ou d'une nouvelle sous-espèce) repose sur l'étude de plusieurs souches, la souche type est la souche désignée comme telle par les auteurs à l'origine de la proposition. D'après Brenner et al. 2001, les auteurs désignent souvent comme souche type la première souche isolée.
La définition de l'espèce diffère selon les critères retenus pour apprécier la similitude des souches (caractères phénotypiques, caractères génétiques, constitution chimique ...), ce qui a conduit à constituer des comités internationaux chargés de définir des critères et de proposer une définition de l'espèce. En dépit de ces efforts, il convient de remarquer qu'il n'existe aucune définition universellement admise de l'espèce bactérienne.
Deux comités, désignés par l' "International Committee on Systematic Bacteriology"/"International Committee on Systematics of Prokaryotes", se sont efforcés d'établir une définition de l'espèce bactérienne. Un premier comité, présidé par Wayne, a émis des conclusions publiées en 1987 et le rapport d'un deuxième comité, présidé par Stackebrandt, a été publié en 2002.
Pour ces deux comités, la définition de l'espèce se base sur les homologies ADN-ADN. Une espèce est définie génétiquement (genomospecies) comme le rassemblement de souches ayant des relations ADN-ADN qui se traduisent à la fois par des valeurs d'hybridation supérieures ou égales à 70 p. cent et par une valeur ΔTm(e) inférieure ou égale à 5 °C.
Lorsque les valeurs d'hybridation sont supérieures à 30-33 p. cent, il existe une relation linéaire entre les pourcentages d'homologie mesurés à la température optimale de réassociation et les ΔTm(e). Il y a donc une redondance entre les pourcentages d'hybridation et les valeurs des ΔTm(e) si bien que ces dernières ne sont généralement plus mesurées. Rappelons également que les techniques "modernes" d'hybridation ADN-ADN ne permettent pas de calculer les ΔTm(e).
Selon Stackebrandt et Goebel, un pourcentage d'hybridation d'au moins 70 correspond à une identité de séquence d'au moins 96 p. cent. En d'autres termes, les séquences des ADN des souches d'une même espèce peuvent différer de 4 p. cent. Si on considère que le génome de Escherichia coli est constitué de 4 millions de bases, deux souches peuvent présenter 161 600 nucléotides différents ce qui explique la variabilité phénotypique observée entre les souches de Escherichia coli et, d'une manière générale, entre les souches d'une même espèce.
Lorsqu'une genomospecies a été individualisée, il devient possible de rechercher des caractères permettant de la distinguer des autres genomospecies. Si la genomospecies peut être facilement identifiée elle reçoit un nom et elle devient une espèce. En revanche, si aucun caractère ne permet d'identifier facilement la genomospecies, elle demeure innomée.
Pour le comité présidé par Wayne, les caractères différentiels étaient uniquement phénotypiques. Pour le comité présidé par Stackebrandt, ces caractères peuvent être phénétiques ou génétiques. Pour ce qui concerne la bactériologie vétérinaire, on peut remarquer que l'individualisation de l'espèce Histophilus somni, dont les caractères phénotypiques sont extrêmement variables, fait appel à un test de PCR amplifiant une séquence de 400 pb.
Cette définition de l'espèce bactérienne est beaucoup plus large que celle utilisée pour les organismes eucaryotes. Ainsi, si la définition d'une espèce bactérienne était appliquée aux mammifères, l'homme et le chimpanzé constitueraient une unique espèce (pourcentage d'hybridation ADN-ADN de 98,4) et il en irait de même pour l'homme et les lémuriens (pourcentage d'hybridation ADN-ADN de 78). Cette définition large peut expliquer que le nombre des espèces bactériennes est faible par comparaison au nombre des espèces animales ou végétales. Il ne faut cependant pas en conclure que les bactéries ont une importance mineure dans la biodiversité.
Lorsque les ARNr 16S de deux souches présentent moins de 97 p. cent d'homologie, les deux souches appartiennent à deux espèces différentes (les pourcentages d'hybridation ADN-ADN seront toujours inférieurs à 70 et même, généralement, à 60). En revanche, si le pourcentage d'homologie est supérieur à 97, il est impossible de conclure.
La simplicité du séquençage des ARNr 16S a cependant conduit divers auteurs à proposer des pourcentages d'homologie de séquences des ARNr 16S dans le but de placer des souches bactériennes au sein d'une même espèce. Il n'existe aucun accord international et, selon les équipes, des pourcentages arbitraires d'homologie ont été fixés à 99 ou 99,5. Toutefois, ces valeurs ne permettent pas toujours de caractériser des espèces différentes. Ainsi, les séquences des ARNr 16S des souches types de Edwardsiella ictulari et de Edwardsiella tarda présentent 99,81 p. cent d'homologie alors que les hybridations ADN-ADN montrent clairement que ce sont des espèces distinctes.
Des observations similaires ont été faites pour d'autres espèces : Bacillus globisporus et Bacillus psychrophilus ; Brachyspira innocens et Brachyspira hyodysenteriae ; Edwardsiella hoshinae et Edwardsiellatarda ; Streptococcus pneumoniae et Streptococcus mitis ; ...
Pour les bactéries d'intérêt médical ou vétérinaire l'écologie et/ou le pouvoir pathogène peuvent prendre le pas sur les critères génétiques ce qui peut conduire à conserver des nomenclatures distinctes pour des taxons très proches sur le plan génétique. Quelques exemples en sont donnés ci-dessous :
v Les Shigella spp. et les souches de Escherichia coli, bien qu'appartenant à une même genomospecies, portent cependant des noms différents.
v Les différentes espèces du genre Brucella constituent une unique genomospecies qui doit être appelée Brucella melitensis. Toutefois, pour des raisons épidémiologiques et pour éviter des confusions dans le domaine médical, le sous-comité de taxonomie des Brucella reconnaît qu'il est licite d'utiliser les noms de Brucella abortus, de Brucella canis, de Brucellamelitensis, de Brucella neotomae, de Brucella ovis et de Brucella suis.
v Mycobacterium africanum, Mycobacterium bovis, "Mycobacterium canettii", Mycobacterium caprae, Mycobacterium microti, Mycobacterium pinnipedii et Mycobacteriumtuberculosis sont des variants d'une seule espèce qui, en raison des règles de priorité, devrait être appelée Mycobacterium tuberculosis. Compte tenu de leur importance médicale, l'utilisation de plusieurs nomenclatures est cependant maintenue.
v Yersinia pestis devrait être considérée comme une sous-espèce de Yersinia pseudotuberculosis mais, pour ne pas créer de confusions dans l'esprit des médecins, des vétérinaires et des responsables de la santé publique, la Commission Judiciaire a rejeté l'appellation de Yersinia pseudotuberculosis subsp. pestis.
v Bordetella pertussis et Bordetella parapertussis sont des clones de Bordetella bronchiseptica. Pourtant, aucune proposition formelle, visant à unir ces espèces sous la nomenclature de Bordetella bronchiseptica, n'a été publiée.
v Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Bacillus pseudomycoides, Bacillus thuringiensis et Bacillus weihenstephanensis sont en fait une unique espèce qui devrait être appelée Bacillus anthracis. En raison de l'importance médicale de Bacillus anthracis et de Bacillus cereus et de l'importance économique de Bacillus thuringiensis les diverses nomenclatures restent en usage.
v Les souches types de Clostridium botulinum, de Clostridium putrificum et de Clostridium sporogenes constituent en fait une unique genomospecies et la nomenclature deClostridium putrificum a priorité. Pour éviter tous risques de confusion, la Commission Judiciaire a décidé (i) de rejeter la nomenclature de Clostridium putrificum ; (ii) de conserver la nomenclature de Clostridium botulinum pour les souches produisant de la toxine botulique ; et (iii) de réserver la nomenclature de Clostridium sporogenes pour les souches ne produisant pas de toxine botulique.

B - Définition d'un genre

Toutes les espèces sont classées dans des genres ce qui permet d'appliquer à la systématique bactérienne la nomenclature "binomiale" préconisée par Carl von Linné. Avec l'espèce, le genre est donc le rang hiérarchique le plus important.
La définition d'un genre donné par Cowan en 1968 est la suivante: "…one of the basic ranks in the hierarchical systems used in biology, and probably the highest rank with any significance in microbiology. In position between family and species, it is best considered as a collection of species with many characters in common; unfortunately no one has indicated the extent of this sharing of characters, and it is purely a matter of personal judgement…as to what constitutes a genus. ... the genus is a subjective concept without any foundation in fact."
Depuis 1968, aucune définition satisfaisante d'un genre n'a été formulée et, comme le soulignent Brenner, Staley et Krieg (2001), une telle définition n'existera peut-être jamais. La proposition d'un nouveau genre repose en grande partie sur des critères subjectifs. Un bactériologiste pourra individualiser plusieurs genres pour accueillir des espèces bactériennes alors que pour un autre bactériologiste les mêmes espèces doivent être regroupées dans un genre unique.
De manière idéale, un genre devrait rassembler des espèces génétiquement et phénotypiquement apparentées et il devrait pouvoir être identifié sur la base de ses caractères phénotypiques.
Les critères génétiques varient selon les auteurs mais un genre pourrait regrouper des souches présentant entre 30 et 60 p. cent d'homologie ADN-ADN et/ou des espèces formant un groupe distinct sur la base des séquences des ADNr 16S (homologies de séquence supérieures à 90 ou à 94 p. cent). On admet également que des procaryotes dont les G + C p. cent diffèrent de plus de 10 p. cent ne devraient pas appartenir à un même genre.
En cas de divergence entre les critères génétiques et phénotypiques, Brenner et al. (1984) estiment que la priorité doit être donnée aux caractères phénotypiques. Pour ces auteurs, le genre est un rang hiérarchique ayant, avant tout, une utilité pratique et dont la finalité est de permettre à un bactériologiste d'établir un diagnostic.
Inversement, pour Garrity et al. (1980), les critères génétiques sont les plus importants et, même s'il n'existe qu'un très faible nombre de caractères phénotypiques permettant un diagnostic différentiel, il est licite de proposer la création de nouveaux genres sur la base des données génétiques.
Certains genres bactériens sont très hétérogènes. Ainsi, au sein du genre Clostridium, les séquences des ARNr 16S de Clostridium tetani et de Clostridium innocuum diffèrent de 20 p. cent. Avec une telle valeur, toutes les espèces de la famille des Enterobacteriaceae ainsi que les genres Vibrio, Aeromonas, Haemophilus et Pasteurella appartiendraient à un unique genre.

C - Définition d'un rang hiérarchique supérieur au genre

Le regroupement de plusieurs genres au sein d'une famille, d'un sous-ordre, d'un ordre, d'une sous-classe ou d'une classe repose sur des arguments encore moins solides que ceux qui président au rassemblement des espèces dans un genre. De ce fait, certains taxonomistes sont très réticents au placement des genres dans un de ces rangs hiérarchiques.
Dans la deuxième édition du "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology", les taxons d'un rang hiérarchique supérieur au genre sont constitués sur la base des séquences des ARNr 16S.

D - Définition d'une sous-espèce

La sous-espèce occupe l'échelon le plus bas des rangs hiérarchiques réglementés par le Code de Nomenclature. Comme le font remarquer Brenner, Staley et Krieg (2001), il n'existe aucun critère objectif permettant de définir une sous-espèce et la division d'une espèce en sous-espèces dépend du bon vouloir d'un taxonomiste.
Selon Staley et Krieg (1984), la notion de sous-espèce devrait reposer sur la mise en évidence de petites variations phénotypiques ou sur la présence de critères génétiques (homologies ADN-ADN et/ou stabilité thermique des hybrides) permettant de diviser les souches d'une espèce en deux ou plusieurs sous-espèces. Pour Wayne et al. (1987) et pour Brenner et al. (2001), le rang de sous-espèce peut être utilisé pour des souches génétiquement très voisines mais présentant des variations phénotypiques.

E - Définition des taxons d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce

Selon l'appendice 10 du Code de Nomenclature, les définitions des principaux taxons d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce sont les suivantes :
v Biovar (abréviation courante bv.) : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par ses propriétés biochimiques ou physiologiques.
v Chimioforme : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par sa structure chimique.
v Chimiovar : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par la production d'un composé chimique.
v Cultivar (abréviation courante cv.) : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par ses caractères culturaux.
v Forma specialis (abréviation courante f. sp.) : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce, vivant en parasite, en commensal ou en symbiose avec un hôte, et caractérisé par son adaptation à cet hôte.
v Morphovar : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par sa morphologie.
v Pathovar (abréviation courante pv.) : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par son pouvoir pathogène.
v Phagovar (ou lysovar) : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par sa sensibilité à différents bactériophages.
v Sérovar : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par ses propriété antigéniques.
v Etat : taxon d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce et caractérisé par l'aspect de ses colonies et notamment par leur aspect rugueux, lisse ou muqueux.


IV - Classification de la deuxième édition du Bergey's Manual of Systematic Bacteriology

Même s'il n'existe pas de taxonomie officielle des procaryotes, il existe une classification utilisée par la majorité des bactériologistes. La classification qui fait habituellement référence est celle du "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology". Cette classification a pour but de refléter la phylogénie des procaryotes et, pour les taxons d'un rang hiérarchique supérieur au genre, elle est basée principalement, voire exclusivement, sur les séquences des ADNr 16S.
Cette classification est librement disponible sur Internet (voir Taxonomic Outline of the Prokaryotes, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Second Edition). Malheureusement elle n'est plus mise à jour depuis mai 2004. Deux autres classifications phylogénétiques sont disponibles gratuitement sur Internet: (i) The Taxonomic Outline of Bacteria and Archaea (TOBA) et (ii) Classification of domains and phyla - Hierarchical classification of prokaryotes (bacteria) in List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature ( LPSN). Le site TOBA devrait être mis à jour une fois par an et la classification proposée par le site LPSN est actualisée tous les mois.
La classification des principaux genres d'intérêt vétérinaire est présentée dans l'annexe I.

NOMENCLATURE

Le but de la nomenclature est d'attribuer un nom à un taxon de telle manière qu'il n'existe aucun risque de confusion.
Les changements de nomenclature, concernant parfois des noms utilisés depuis des décennies, sont une source d'exaspération constante pour les bactériologistes. Toutefois, la nomenclature se contente de refléter les progrès taxonomiques qui permettent une caractérisation de plus en plus fine des taxons. Comme le souligne M. Véron, "Ce n'est pas le bactériologiste qui complique à plaisir la nomenclature des bactéries ; c'est au contraire le chercheur qui, avec beaucoup d'humilité, observe la diversité considérable du monde bactérien".En bactériologie médicale, il est nécessaire que les bactériologistes, les cliniciens, les épidémiologistes, ... utilisent une nomenclature commune afin de pouvoir collaborer efficacement.

I - Le Code de Nomenclature

Il existe des règles gouvernant la nomenclature bactérienne. Ces règles sont rassemblées dans le "Code International de Nomenclature des Bactéries" établi par le "Comité International de Systématique des Procaryotes" et notamment par sa "Commission Judiciaire".
Le Code de Nomenclature se limite à la réglementation des classes, sous-classes, ordres, sous-ordres, familles, sous-familles, tribus, sous-tribus, genres, sous-genres, espèces et sous-espèces.
Dans la pratique, cette limitation a des conséquences importantes car elle signifie que les noms des taxons d'un rang hiérarchique supérieur à la classe et surtout que les noms des taxons d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce (sérovars, biovars, écovars, pathovars...) ne sont pas pris en compte et peuvent donc être désignés d'une manière différente par divers auteurs. En bactériologie médicale, la question se pose pour la désignation des sérovars qui portent un nom ce qui est le cas des sérovars des leptospires et des sérovars des salmonelles de la sous-espèce Salmonella enterica subsp. enterica.

II - Ecriture des nomenclatures bactériennes

Toutes les nomenclatures sont des mots latins ou latinisés et de tels mots sont traditionnellement écrits en italiques ou ils sont soulignés dans un manuscrit.
v Les noms des classes et des sous-classes prennent une majuscule. Exemples : la classe des Actinobacteria, la sous-classe des Actinobacteridae.
v Les noms des taxons d'un rang hiérarchique supérieur au genre et incluant les ordres sont au féminin pluriel, ils prennent une majuscule et ce sont des substantifs ou des adjectifs traités comme des substantifs. Ces noms sont formés en rajoutant un suffixe à la racine du nom du genre type : -ales pour l'ordre, -ineae pour le sous-ordre, -aceae pour la famille, -oideae pour la sous-famille, -eae pour la tribu et -inae pour la sous-tribu.
Exemples : l'ordre des Pseudomonadales, le sous-ordre des Pseudomonadineae, la famille des Pseudomonadaceae, la tribu des Pseudomonadeae.
v Les noms des genres et des sous-genres sont au singulier, ils prennent une majuscule, ce sont des substantifs ou des adjectifs traités comme des substantifs et ce sont des noms latins ou latinisés.
Exemples : les genres Escherichia, Staphylococcus, Corynebacterium. Lorsqu'il est suivi d'un nom d'espèce, le nom d'un sous-genre est placé entre parenthèses et il est précédé de l'abréviation "subgen."
Exemple : Moraxella (subgen. Branhamella) catarrhalis.
L'utilisation d'abréviations pour les noms de genres n'est pas réglementée par le Code de Nomenclature. Toutefois, celui-ci donne quelques conseils destinés aux auteurs et aux éditeurs de publications scientifiques.
Le nom d'un genre ne devrait pas être abrégé lors de la première apparition du nom d'une espèce dans le texte ou dans le résumé d'une publication. Par la suite, il peut être abrégé, généralement sous la forme de sa première lettre. Par exemple, lors de la première apparition dans le texte on devrait écrire Bacillus anthracis puis il est possible d'écrire B. anthracis.
Dans une énumération d'espèces appartenant à un même genre, le nom de genre devrait être écrit en toutes lettres lors de sa première apparition dans le texte puis il peut être abrégé. Par exemple, on peut écrire :
Bacillus anthracis, B. cereus, B. thuringiensis même si les noms des deux dernières espèces n'ont pas été préalablement cités.
Lorsqu'un texte cite des espèces appartenant à des genres différents mais commençant par la même lettre, les noms de genre ne devraient jamais être abrégés. Par exemple, dans une publication traitant des Bacillus sp. et des Brevibacillus sp. l'abréviation est déconseillée et on devrait toujours écrire Bacillus cereus, Brevibacillus agri...
v Les noms des espèces sont formés d'une combinaison binaire dont le premier terme est le nom de genre et le deuxième terme est une épithète (épithète spécifique). Le premier terme prend une majuscule et le deuxième terme commence par une minuscule.
Exemples : Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Leptospira interrogans.
v Les noms des sous-espèces sont formés d'une combinaison ternaire dont le premier terme est le nom de genre, le deuxième est l'épithète spécifique et le troisième une épithète propre à la sous-espèce (épithète sous-spécifique). Les épithètes prennent une minuscule et elles sont séparées par l'abréviation "subsp." Exemples: Staphylococcus aureus subsp. anaerobius, Pasteurella multocida subsp. multocida, Aeromonas hydrophila subsp. dhakensis.

III - Catégories non reconnues par le Code

Le Code de nomenclature ne réglemente ni les taxons d'un rang hiérarchique supérieur à la classe ni les taxons d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce. De tels taxons peuvent donc être nommés et écrits d'une manière différente selon les bactériologistes. Il existe toutefois un certain consensus.
Les noms des domaines (ou empires) ainsi que les noms des phyllums (ou divisions) sont généralement écrits en italiques avec une première lettre en capitale.
Pour les taxons d'un rang hiérarchique inférieur à la sous-espèce, il existe des recommandations pour la désignation des sérovars du genre Leptospira et pour la désignation des sérovars de l'espèce Salmonella enterica subsp. enterica. Ces sérovars sont écrits avec une majuscule et en caractères romains. Exemples: Leptospira interrogans sérovar Icterohaemorrhagiae, Salmonella enterica subsp. enterica sérovar Dublin. Les sérovars de Salmonella enterica subsp. enterica sont souvent désignés sous une forme simplifiée. Par exemple: Salmonella Dublin.
En 1994 Murray et Schleifer ont suggéré la création de la catégorie "Candidatus" (nom latin signifiant un candidat) pour des taxons qui ne peuvent être décrits selon les règles du Code de Nomenclature. La même année, la Commission Judiciaire recommandait à l'ICSP d'approuver ce concept. La catégorie "Candidatus" doit être utilisée pour des procaryotes non cultivables in vitro ou non cultivables de manière stable, mais dont il a été possible de séquencer une partie du génome (notamment les gènes codant pour les ARNr 16S) et dont on connaît certains caractères écologiques et/ou bactériologiques tels que l'habitat et/ou le pouvoir pathogène et/ou la structure et/ou les caractères métaboliques...
Le nom d'un "Candidatus" est généralement écrit, entre guillemets, de la manière suivante :
Candidatus (écrit en italique avec la première lettre en capitale) + le nom du genre (écrit en caractères romains avec la première lettre en capitale) +, pour une espèce, l'épithète spécifique (écrit en caractères romains avec la première lettre en minuscule).
Exemples: "Candidatus Mycoplasma", "Candidatus Mycoplasma haemominutum".

IV - La notion de nomenclature correcte

Le respect des règles du Code de Nomenclature conduit au concept de "nomenclature correcte" et seule une nomenclature correcte devrait être utilisée. Le Principe 6 du Code de Nomenclature précise qu'une nomenclature est correcte lorsqu'elle est validement publiée, prioritaire et légitime. Le terme de légitime signifie que la nomenclature est conforme à l'ensemble des règles du Code de Nomenclature. Sauf exceptions, les priorités ne posent pas de problèmes majeurs par contre la notion de nomenclature validement publiée est un concept primordial parfois méconnu.

V - La notion de nomenclature validement publiée

Le Code de Nomenclature prévoit qu'une nomenclature est validement publiée si elle est citée dans les Listes approuvées des noms bactériens (Approved Lists of Bacterial Names) ou si elle est publiée dans la revue International Journal of Systematic Bacteriology (IJSB) devenue, depuis le 01 janvier2000, International Journal of Systematic and EvolutionaryMicrobiology (IJSEM).
IJSB et IJSEM sont les publications officielles du Comité International de Systématique des Procaryotes.
La nomenclature bactérienne moderne a pris naissance le 01 janvier 1980 lorsque les Listes approuvées des noms bactériens (Approved Lists of Bacterial Names) furent publiées dans IJSB. Les Listes approuvées sont au nombre de deux, une liste pour les noms des taxons d'un rang hiérarchique supérieur au genre et une liste pour les noms de genres, d'espèces et de sous-espèces. Seuls les taxons bien décrits et pour lesquels une nomenclature type était disponible ont été retenus. Toutes les bactéries incomplètement caractérisées et de nombreux synonymes ont été éliminés si bien que le nombre des taxons est passé de plus de 29 000 à 2 336 (2 334 si on fait abstraction des divisions). Les noms publiés avant le 01 janvier 1980 mais non inclus dans les Listes approuvées n'ont plus de statut dans la nomenclature.
Les nomenclatures des taxons décrits après le 01 janvier 1980 et les modifications de nomenclature proposées après cette date ne sont validement publiées que dans deux cas : soit elles sont publiées in extenso dans IJSB ou dans IJSEM soit elles figurent dans une liste de validation. Les listes de validation ont pour but de valider la publication des nomenclatures publiées dans un autre périodique ou dans un ouvrage scientifique.
Il est important de noter que la publication valide d'un nom dans les Listes approuvées, dans IJSB ou dans IJSEM signifie simplement que le taxon a été décrit en respectant les règles du Code de Nomenclature et ne préjuge pas de la réalité de l'existence du taxon. En effet, certains taxons validement publiés se révèlent des synonymes ultérieurs d'autres taxons. Ainsi,Streptococcus bovis est un synonyme hétérotypique de Streptococcus equinus ce qui signifie que ces deux taxons sont identiques (synonymes) mais qu'ils ne possèdent pas la même souche type (hétérotypiques).
Logiquement, les nomenclatures de Streptococcus bovis ne devrait plus être utilisée.
Inversement, le fait qu'une nomenclature ne soit pas validement publiée, ne signifie pas obligatoirement que le taxon n'existe pas. En effet, certaines bactéries n'ont jamais fait l'objet d'une description conforme aux exigences du Code. Tant qu'un taxon n'a pas fait l'objet d'une publication valide, les bactériologistes sont obligés d'utiliser une nomenclature "non officielle" et une telle nomenclature est généralement écrite entre guillemets. Par contre, dès qu'un taxon a fait l'objet d'une publication valide, la nomenclature validement publiée DOIT être utilisée par tous les bactériologistes. Exemple : La nomenclature de "Ehrlichia platys", proposée par French et Harvey en 1983, n'a jamais été validement publiée. En 2001, Dumler et al. valident pour ce taxon la nomenclature de Anaplasma platys. De ce fait, il devient illicite d'utiliser le nom de "Ehrlichia platys" et seule la nomenclature de Anaplasma platys doit être utilisée.

VI - Changements de nomenclature

Les progrès taxonomiques conduisent inévitablement à reclasser des bactéries et notamment à transférer des espèces dans un autre genre ou des sous-espèces dans une autre espèce sous la forme de nouvelles combinaisons. Comme il n'existe pas de taxonomie officielle des bactéries, selon sa propre opinion, un bactériologiste peut utiliser une nomenclature ancienne dans la mesure où elle a été validement publiée. Par exemple, il est licite d'utiliser indifféremment les noms de Corynebacterium pyogenes, de Actinomyces pyogenes ou de Arcanobacterium pyogenes ; de même, il est licite d'utiliser les noms Pseudomonas pseudomallei ou Burkholderia pseudomallei.
Lorsque le transfert d'une espèce dans un autre genre ou le transfert d'une sous-espèce dans une autre espèce nécessite un changement d'épithète afin d'éviter une homonymie, la nouvelle nomenclature devient un "nom nouveau" et non une nouv ellecombinaison.
Exemple : En 2002, Neimark et al. transfèrent Haemobartonella canis dans le genre Mycoplasma. La nouvelle combinaison aurait dû être dénommée Mycoplasma canis. Toutefois, la nomenclature de Mycoplasma canis existait déjà et il a été nécessaire de proposer une autre épithète. Neimark et al. ont choisi celle de haemocanis pour donner Mycoplasmahaemocanis. Comme pour les nouvelles combinaisons, un bactériologiste peut utiliser une nomenclature ancienne dans la mesure où elle a été validement publiée. Ainsi, il est licite d'utiliser indifféremment les nomenclatures de Haemobartonella canis ou de Mycoplasma haemocanis. Par contre, on ne doit pas utiliser les noms anciens qui n'ont pas de statut dans la nomenclature ["Bartonella canis", "Haemobartonella (subgen. Bartonella) canis"]. À moins d'être un spécialiste des bactéries concernées, un bactériologiste a cependant tout intérêt à utiliser les nomenclatures les plus récentes car les transferts sont généralement justifiés.

Définitions d'une souche, d'un taxon, d'un type et d'une espèce bactérienne

L'annexe 2 de l'arrêté du 20 avril 2007 relatif aux études vétérinaires stipule que soit envisagé la définition d'une espèce bactérienne ainsi que les notions de type et de souches. Ce fichier s'efforce de répondre à ces exigences. De plus, il donne la définition d'un taxon sans laquelle la notion de type ne peut être envisagée.

Définition d'une souche

Une souche bactérienne est constituée par une succession de cultures dérivées d'une culture pure (le plus souvent une colonie parfaitement isolée). Le nombre de cellules ayant permis la constitution de la culture pure (la formation d'une colonie isolée) est le plus souvent inconnu. Aussi, contrairement à ce qui est parfois écrit, une souche n'est pas obligatoirement un clone (population de cellules dérivée d'une unique cellule). D'ailleurs, d'après l'Appendice 10 du Code de Nomenclature, la plupart des souches bactériennes ne sont pas connues pour être des clones.

Définition d'un taxon

Un taxon (ou unité taxonomique ou groupe taxonomique) est un groupe d'organismes apparentés appartenant à l'un des rangs hiérarchiques réglementés ou non réglementés par le Code de Nomenclature (voir tableau I). Une espèce, un genre, une famille, un ordre ou une classe (rangs hiérachiques réglementés par le Code), mais aussi un sérovar, un phylum ou un règne (catégories non couvertes par les règles du Code) sont des taxons.
Par exemple, Bacillus anthracis est un taxon de rang spécifique, Bacillus est un taxon de rang générique, les Bacillaceae sont un taxon de rang familial, les Bacillales sont un taxon de rang ordinal, etc. Un taxon comprend ses taxons subordonnés et leurs individus. Ainsi, la famille des Leptospiraceae comprend les genres Leptospira, Leptonema et Turneriella ainsi que les espèces incluses dans ces genres ainsi que les souches constituant ces espèces.
Notion de nomenclature type ou type
Pour chaque taxon dont la nomenclature est régie par le Code de Nomenclature un des éléments du taxon doit être désigné comme étant la nomenclature type (voir tableau I). Lorsque le taxon ne comprend qu'un seul élément, celui-ci devient, automatiquement, la nomenclature type.
La nomenclature type est l'élément auquel le nom d'un taxon est attaché d'une manière permanente. Le nom du taxon doit être changé si la nomenclature type est exclue du taxon. Ainsi, si un auteur admet que l'espèce type du genre Beneckea (Beneckea campbellii) appartient au genre Vibrio (Vibrio campbellii comb. nov.) il ne doit plus utiliser la nomenclature deBeneckea et il doit considérer que toutes les espèces de ce genre appartiennent au genre Vibrio ou, éventuellement, à un autre genre.
v Pour une sous-espèce ou une espèce, la nomenclature type est l'une des souches.
v Pour un sous-genre ou un genre, la nomenclature type est l'une des espèces.
v Pour une sous-tribu, une tribu, une sous-famille, une famille, un sous-ordre ou un ordre, la nomenclature type est l'un des genres. À l'exception de la famille des Enterobacteriaceae(genre type Escherichia), les noms de ces rangs hiérarchiques sont obtenus en ajoutant un suffixe à la racine du nom du genre type (voir tableau I).
v Pour une sous-classe ou une classe, la nomenclature type est l'un des ordres.
Contrairement à une idée répandue, la nomenclature type n'est pas nécessairement l'élément le plus typique ou le plus représentatif d'un taxon. La notion de souche type est particulièrement importante en bactériologie. Lorsqu'une espèce ou une sous-espèce est décrite sur la base d'une unique souche, cette souche devient automatiquement la souche type (monotypie). Si la proposition d'une nouvelle espèce ou d'une nouvelle sous-espèce repose sur l'étude de plusieurs souches, la souche type est la souche désignée comme telle par les auteurs à l'origine de la proposition. D'après Brenner et al., les auteurs désignent souvent comme souche type la première souche isolée.

Définition d'une espèce bactérienne

L'espèce constitue l'unité de base ou le maillon essentiel de la classification bactérienne. La définition classique d'une espèce biologique (communauté d'êtres vivants reconnaissables par leurs caractères et capables de se reproduire sexuellement entre eux en donnant naissance à une progéniture fertile) n'est pas applicable aux procaryotes. Les critères morphologiques, parfois utilisés dans la définition d'une espèce chez les eucaryotes, ont également peu d'intérêt du fait de la simplicité morphologique des bactéries.
Pour ces différentes raisons, les bactériologistes ont dû élaborer une définition originale de l'espèce !
En bactériologie, une espèce est constituée par sa souche type et par l'ensemble des souches considérées comme suffisamment proches de la souche type pour être incluses au sein de la même espèce.
Les critères permettant d'apprécier la parenté de différentes souches sont variables selon les bactériologistes si bien qu'il n'existe aucune définition, universellement admise, de l'espèce bactérienne. Toutefois, des comités internationaux ont été chargés de proposer une définition de l'espèce.
Selon ces comités, une espèce est définie génétiquement (genomospecies) comme l'ensemble des souches présentant avec la souche type des relations ADN-ADN qui se traduisent par des valeurs d'hybridation supérieures ou égales à 70 p. cent. Les hybridations ADN-ADN sont de réalisation délicate si bien que d'autres techniques peuvent être utilisées à condition que les résultats obtenus soient comparables à ceux des hybridations ADN-ADN. Le séquençage des gènes codant pour les ARNr 16S est facile à réaliser et il est très utilisé en bactériologie. Lorsque les séquences des ARNr 16S de deux souches présentent moins de 97 p. cent de similitude, ces souches appartiennent à des espèces différentes. En revanche si le pourcentage de similitude est supérieur à 97, il est impossible de conclure et le recours aux hybridations ADN-ADN demeure nécessaire.
Lorsqu'une genomospecies a été individualisée, il est possible de rechercher des caractères phénotypiques permettant de la distinguer des autres genomospecies. Si la genomospecies peut être identifiée par ses caractères phénotypiques, elle reçoit un nom et elle devient une espèce. En revanche, si aucun caractère phénotypique ne permet d'identifier facilement la genomospecies, elle demeure innomée.
Cette définition de l'espèce bactérienne est beaucoup plus large que celle utilisée pour les organismes eucaryotes. Ainsi, si la définition d'une espèce bactérienne était appliquée aux mammifères, l'homme et le chimpanzé constitueraient une unique espèce (pourcentage d'hybridation ADN-ADN de 98,4) et il en irait de même pour l'homme et les lémuriens (pourcentage d'hybridation ADN-ADN de 78).
Cette définition large peut expliquer que le nombre des espèces bactériennes soit faible par comparaison au nombre des espèces animales ou végétales. Il ne faut cependant pas en conclure que les bactéries ont une importance mineure dans la biodiversité.

Place des bactéries (procaryotes) dans le monde vivant

Depuis leur mise en évidence à la fin du XVIIème siècle par Anthonie van Leeuwenhoeck, la place des bactéries dans le monde vivant a beaucoup varié.
En 1866, E. Haeckel divise le monde vivant en trois règnes, le règne animal, le règne végétal et le règne des protistes qui rassemble les algues, les protozoaires, les champignons et les bactéries.
En 1938, H.F. Copeland sépare le règne des bactéries (ou "Monera") de celui des protistes et en 1959, R.H. Whittaker individualise celui des champignons. La proposition de R.H. Whittaker (Animalia, Plantae, Fungi, Protista et "Monera") a été largement acceptée par la communauté scientifique. Ce schéma donnait le même rang taxonomique à ces cinq règnes alors que, les différences entre les "Monera" et les quatre autres règnes sont plus importantes que celles qui opposent Animalia, Plantae, Fungi et Protista.
Dès les années 1930, E. Chatton avait nettement opposé deux types de cellules au sein du monde vivant, la cellule eucaryotes dont le noyau est entouré d'une membrane et qui renferme un certain nombre d'organites cellulaires et la cellule procaryote dont le noyau ne possède pas de membrane et dont l'organisation est rudimentaire.
Les bactéries d'intérêt médical et vétérinaire se recrutent au sein du domaine des "Bacteria". Pour des raisons pratiques et didactiques, on peut diviser le domaine des "Bacteria" en trois grands groupes. Les procaryotes à Gram négatif pourvus d'une paroi, les procaryotes à Gram positif pourvus d'une paroi et les procaryotes dépourvus de paroi.

Morphologie et structure générale des bactéries (procaryotes)

Morphologie

L'étude de la morphologie bactérienne est le premier acte effectué par un laboratoire de diagnostic et elle est réalisée plusieurs fois au cours de l'identification d'une bactérie. En effet, elle est suffisamment spécifique pour permettre une orientation préliminaire du diagnostic et elle permet de vérifier la pureté d'une souche, préalable obligatoire à une identification. Les morphologies les plus typiques sont observées dans des cultures jeunes effectuées en milieu liquide.
Trois critères sont pris en compte : la taille, la forme et le mode d'assemblage.
v La taille s'exprime le plus souvent en micromètres (µm) et elle est excessivement variable au sein du monde bactérien. Les plus petites bactéries ont une taille de 0,1 à 0,2 µm (Chlamydiales, Haemobartonella, certains mycoplasmes, certains tréponèmes...) alors que les Achromatium sp. et lesMacromonas sp. ont un diamètre supérieur à 10 µm.
v Thiomargarita namibiensis (la perle de souffre de Namibie) est la plus grosse bactérie jamais décrite. Les cellules ont une forme sphérique et leur diamètre moyen varie de 0,1 à 0,3 mm. Toutefois, certaines cellules ont un diamètre pouvant atteindre 0,75 mm si bien que Thiomargarita namibiensis est visible à l'oeil nu. Le cytoplasme de cette bactérie est réduit à une couche étroite entourant une vacuole centrale contenant des nitrates.
v "Epulopiscium fishelsonii", vivant dans l'intestin des acanthures bruns (Acanthurus nigrofuscus) de la mer rouge, est une autre bactérie de grande taille puisque son diamètre peut atteindre 80 µm et sa longueur 600 µm. Son volume est un million de fois supérieur au volume d'une bactérie classique telle que Escherichia coli. Cette espèce présente également la particularité de se multiplier en donnant deux cellules filles d'abord incluses dans la cellule mère.
v La forme est également extrêmement diverse au sein du monde bactérien. Si on excepte les bactéries dépourvues de paroi et qui peuvent être très polymorphes, la diversité est relativement restreinte pour les bactéries d'intérêt médical et vétérinaire. Parmi ces dernières, on distingue principalement des formes sphériques, cylindriques et spiralées (voir schéma 1).
v Une morphologie sphérique caractérise les coques (nom masculin dérivé du nom grec kokkos = un grain) qui peuvent être parfaitement sphériques (Staphylococcus spp.) ou présenter une face aplatie (Neisseria gonorrhoeae) ou légèrement ovoïdes (Enterococcus spp.), voire effilés en flamme de bougie (Streptococcus pneumoniae).
v Une morphologie cylindrique permet de définir des bacilles (du nom masculin latin bacillus = une baguette) qui peuvent être droits ou incurvés ou ramifiés. Les bacilles rectilignes sont retrouvés dans de nombreux genres bactériens. Ils peuvent avoir des extrémités arrondies (Enterobacteriaceae) ou être rectangulaires (Bacillus spp.) ou posséder une extrémité renflée (Corynebacterium spp.) ou posséder deux extrémités effilées (Fusobacterium spp.). Les bacilles incurvés caractérisent certains genres comme les genres Vibrio, Campylobacter ou Arcobacter. Les bacilles ramifiés (dont les ramifications peuvent être extrêmement discrètes et visibles uniquement à certains stades de la croissance) sont nombreux au sein de l'ordre desActinomycetales.
v Les formes spiralées caractérisent les Spirochaetales mais aussi d'autres genres comme les genres Helicobacter, Spirillum, Aquaspirillum...
Le mode de groupement, à condition de l'apprécier sur une culture jeune effectuée en milieu liquide et à condition de tenir compte de l'aspect prédominant, est également un élément important pour orienter le diagnostic. Les streptocoques, les entérocoques et les lactocoques forment typiquement des chaînes, les staphylocoques des amas asymétriques (grappes), les sarcines des amas cubiques réguliers, les corynébactéries des palissades ou des paquets d'épingles, les listéries des palissades ou des groupement en V ou en L, etc.
La morphologie bactérienne semble correspondre à une adaptation des bactéries à leur niche écologique. Les bactéries sphériques dont le rapport surface/volume est petit seraient avantagées dans des milieux riches en nutriments. Inversement, les bacilles, dont le rapport surface/volume est plus grand seraient mieux adaptés à une vie dans des milieux pauvres. La forme pourrait aussi traduire la capacité des bactéries à se déplacer. D'une manière générale, les bactéries mobiles sont rarement des coques, les bactéries flagellées ou mobiles par glissement sont principalement des bacilles et une morphologie spiralée serait adaptée à un déplacement dans un environnement visqueux.
Structure générale
La structure fine des bactéries a été mise en évidence grâce à la microscopie électronique sur coupes ultrafines. Il est classique de distinguer des structures obligatoires, présentes chez toutes les bactéries et des structures dont la présence est facultative et caractérise des groupes bactériens (schéma 2). http://www.bacteriologie.net/fiches/structurefiche.gif
Les composants obligatoires sont constitués par le cytoplasme qui a généralement une structure homogène et renferme essentiellement des ribosomes et parfois des éléments supplémentaires comme les substances de réserve ou les magnétosomes. Dans le cytoplasme, l'appareil nucléaire ("chromosome") a un aspect fibrillaire, il occupe une place importante et il n'est pas entouré par une membrane. La membrane cytoplasmique entoure le cytoplasme et possède la structure classique avec deux feuillets phospholipidiques contenant des protéines. À l'extérieur de la membrane cytoplasmique on trouve très généralement la paroi dont la structure est variable selon les groupes de bactéries et qui forme une enveloppe rigide.
Les composant facultatifs sont des polymères de surface comme la capsule, des structures protéiques externes comme la couche S, des appendices comme les flagelles, les pili et les fimbriae ou des structures génétiques comme les molécules d'ADN extrachromosomiques appelées plasmides et les éléments génétiques transposables (en fait de très nombreuses bactéries possèdent des plasmides et des éléments génétiques transposables). On peut également considérer comme une structure facultative les endospores qui caractérisent quelques genres bactériens et qui ne sont élaborées que lorsque les conditions de vie sont défavorables.

Cytoplasme et matériel génétique

Cytoplasme

Le cytoplasme est un hydrogel colloïdal avec une phase dispersante composée de protéines et de sels minéraux et une phase dispersée formée de ribosomes, de diverses inclusions et parfois de magnétosomes (structures permettant aux bactéries de s'orienter dans le champ magnétique).
Les ribosomes sont de petites granulations sphériques, de 20 à 30 nm de diamètre, contenant environ 66 p. cent d'ARN ribosomal (ARNr) et 33 p. cent de protéines et présents en grand nombre dans le cytoplasme (environ 18 000 chez Escherichia coli). Les ribosomes bactériens ont une constante de sédimentation de 70S et, en l'absence de magnésium, ils se dissocient en deux sous-unités. La petite sous-unité, de constante de sédimentation 30S, est constituée par de l'ARNr 16S et par 21 protéines. La grande sous-unité, de constante de sédimentation 50S, contient de l'ARNr 23S, de l'ARNr 5S et 31 protéines. Les ARNr forment le squelette de chaque sous-unité. Ils présentent des bases appariées responsables de structures secondaires en épingles à cheveux au niveau desquelles se fixent les protéines. Les ribosomes sont le lieu de traduction du message génétique en protéines.
Les inclusions renferment des matières organiques ou inorganiques constituant des substances de réserve.
v Les substances de réserve de nature polysaccharidique (amidon ou glycogène) se forment dans des milieux riches en sucres et pauvres en protéines. On trouve de telles inclusions dans les genres Acetobacter, Neisseria, Bacillus, Micrococcus, Arthrobacter, chez quelques clostridies et chez de nombreuses entérobactéries.
v Des lipides neutres et des esters d'acides gras à longues chaînes sont stockés dans des vacuoles chez les mycobactéries et les Nocardia sp.
v Le poly-bêta-hydroxybutyrate est formé chez des bactéries aéro-anaérobies (notamment chez les Vibrio sp.) en l'absence d'oxygène lorsque le métabolisme est fermentatif. En aérobiose, les bactéries utilisent ces réserves comme source de carbone et d'énergie au cours d'un métabolisme qui devient oxydatif. Des réserves de poly-bêta-hydroxybutyrate sont également présentes chez les Pseudomonas sp. et les microcoques.
v Les granulations métachromatiques (colorées par exemple en rouge pourpre par le bleu de toluidine) sont également appelées volutines car elles ont été primitivement décrites chezSpirillum volutans. Elles sont constituées de phosphates inorganiques et leur mise en évidence chez certaines bactéries pathogènes comme Corynebacterium diphtheriae était considérée comme un critère important d'identification.
v Le soufre, accumulé sous forme de globules, représente une source d'énergie chez des bactéries qui oxydent les composés réduits du soufre.

Matériel génétique

Le matériel génétique d’une bactérie comprend (i) un "chromosome" ou nucléoïde ou appareil nucléaire, (ii) des éléments extra-chromosomiques ou plasmides et (iii) des séquences génétiques présentes sur le "chromosome" ou sur les plasmides et jouissant d’une certaine autonomie (transposons, îlots génomiques, intégrons, prophages, etc.).

Nucléoïde

Chez les bactéries, l'absence de membrane nucléaire conduit à parler d'appareil nucléaire ou de nucléoïde ou de "chromosome" plutôt que de noyau. Sauf exception (Cf. infra), le "chromosome" est constitué d'un unique filament continu et circulaire formé d'une double chaîne d'ADN à laquelle semblent associées des protéines basiques comme la spermine. Toutefois, chez toutes les bactéries, avant la division cellulaire, deux copies du chromosome sont présentes dans la bactérie et elles vont être réparties dans les deux cellules filles.
La longueur de la chaîne d'ADN est très grande (1360 m chez Escherichia coli) et elle est pelotonnée dans la cellule. La taille du "chromosome" diffère selon les genres, les espèces et les souches. Le chromosome de Escherichia coli comprend environ 4700 kpb, celui de Clostridium perfringens environ 3500 kpb et celui de Mycoplasma pneumoniae environ 600 kpb.
L'ADN chromosomique est couvert dans certaines régions par de nombreux polysomes. En effet, l'ARNm s'associe aux ribosomes et forme des polysomes dès le début de sa synthèse, avant la fin de la transcription. L'étude en cinématographie de bactéries en croissance montre que la forme de l'appareil nucléaire change constamment et il existe un mouvement des gènes. Les gènes actifs ayant terminés leur transcription se replient à l'intérieur du chromosome alors que les gènes nouvellement déréprimés émergent vers l'interface nucléoïde-cytoplasme. La forme du "chromosome" reflète d'ailleurs l'activité de synthèse : l'ADN est très compact chez des bactéries en phase stationnaire et il est de forme irrégulière et découpée chez les bactéries en croissance.
Quelques espèces bactériennes possèdent deux ou trois "chromosomes" de taille inégale. C'est le cas de Aliivibrio fischeri, des Brucella spp. (à l'exception de Brucella suis biovar 3), des Burkholderia spp., des Leptospira spp., de Ochrobactrum anthropi, de Photobacterium profundum, de Pseudoalteromonas haloplanktis, de Ralstonia eutropha(Cupriavidus necator), de quelques espèces du genre Vibrio (Vibrio anguillarum, Vibrio cholerae, Vibrio fluvialis, Vibrio mimicus, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio vulnificus, ...), etc..
Certaines bactéries (comme les Borrelia spp.) possèdent un chromosome linéaire dont les extrémités comprennent des séquences répétées inversées.
Le "chromosome" est porteur de toute l’information génétique nécessaire à la vie et à la reproduction de la cellule bactérienne. Toute la séquence d’ADN du chromosome n’est pas codante et les gènes sont séparés par des régions intergéniques qui ne possèdent aucune fonction particulière connue. Chez les bactéries pathogènes, le "chromosome" peut être porteur de l’information génétique nécessaire à la synthèse de facteurs de pathogénicité (adhésines, toxines, …). Il peut également porter des gènes codant pour la résistance aux métaux lourds ou aux antibiotiques (résistances d’origine chromosomique par opposition à la résistance d’origine plasmidique). Ces informations supplémentaires peuvent être quantitativement importantes et une souche pathogène de Escherichia coli possède environ 20 p. cent d’information génétique supplémentaire par rapport à une souche commensale.
Les "chromosomes" des diverses espèces ou souches bactériennes diffèrent par leurs séquences ce qui est mis à profit pour le typage moléculaire. La détermination du G + C p. cent est utilisée en taxonomie et elle peut servir à l’identification. Toutefois, les principales techniques de typage moléculaire reposent sur les profils de restriction, sur l'amplification de séquences, ou sur l'utilisation conjointe de ces deux techniques.
v Les profils de restriction sont obtenus par l’emploi d’enzymes de restriction qui coupent l’ADN au niveau de séquences spécifiques. Ces séquences sont réparties de manière aléatoire sur le "chromosome" si bien que les fragments d’ADN obtenus ont des tailles différentes selon les souches. La séparation des fragments par électrophorèse en gel d’agarose permet de comparer les profils de restriction. Lorsque les séquences reconnues par l'enzyme de restriction sont présentes en grand nombre, les fragments de restriction sont de petite taille et ils peuvent être séparés par une technique d’électrophorèse classique (RFLP pour Restriction Fragment Length Polymorphism). Lorsque les séquences reconnues par l'enzyme de restriction sont peu nombreuses, les fragments de restriction sont de taille importante et leur séparation nécessite une technique d’électrophorèse en "champ pulsé" (PFGE pour Pulse Field Gel Electrophoresis).
v Les profils d’amplification sont obtenus par PCR (Polymerase Chain Reaction). La PCR peut faire appel à des amorces spécifiques de séquences connues ou à des amorces choisies au hasard (RAPD pour Random Amplified Polymorphic DNA) ou à des amorces permettant l'amplification de séquences répétées (ERIC-PCR pour pour Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus ou REP-PCR pour Repetitive Extragenic Palindromes)…
Les amplicons obtenus sont de tailles différentes selon les souches et ils seront séparés par électrophorèse en gel.
v Après amplification par PCR, les amplicons peuvent être soumis à des enzymes de restriction avant d'être séparés par électrophorèse (PCR-RFLP).
v De plus, n’importe quel profil obtenu dans un gel peut être hybridé avec une sonde génétique spécifique d'un gène particulier : gène de virulence, gène codant pour la résistance aux antibiotiques, gène codant pour les ARNr (ribotypage), etc.
Pour l'identification d'une souche, les résultats obtenus avec ces différentes techniques seront comparés à ceux obtenus avec la souche type de l'espèce. Ces techniques permettent également de comparer des souches pour des raisons épidémiologiques ou pour différencier, au sein d'une même espèce, les souches pathogènes et les souches saprophytes.

Plasmides

Les plasmides sont des molécules d'ADN bicaténaires, généralement circulaires (des plasmides linéaires sont présents chez les Borrelia spp. et les Streptomyces spp.), extra-chromosomiques, d'une taille variant de 1 à 400 kb, douées de réplication autonome (réplicon) et transmissibles de façon stable à la descendance. Les plasmides sont très largement répandus dans le monde bactérien puisqu'ils ont pu être identifiés dans pratiquement toutes les espèces où ils ont été recherchés. Ils peuvent être perdus, soit spontanément au cours des repiquages ou de la conservation des souches, soit sous l'influence de facteurs physiques (rayons UV) ou de facteurs chimiques (agents curants comme les colorants d'acridine ou les quinolones à des concentrations non bactéricides).
Outre leur nature moléculaire (ADN bicaténaire), la seule propriété commune à l'ensemble des plasmides est celle de se répliquer de façon autonome par des mécanismes génétiques qui peuvent être très divers. Cette grande variabilité des systèmes génétiques intervenant dans la réplication permet de classer les plasmides en groupe d'incompatibilité. Les plasmides d'un même groupe d'incompatibilité utilisent les mêmes contrôles génétiques lors de la réplication et ils ne peuvent coexister de façon stable au sein d'une même bactérie. Les plasmides d'un même groupe d'incompatibilité présentent de larges homologies génétiques et ils sont généralement fortement apparentés.
La réplication des plasmides de grande taille est le plus souvent synchrone avec la réplication du chromosome ce qui n'est généralement pas le cas pour des plasmides de petite taille. Au cours de la croissance de la cellule, chaque plasmide possède un nombre caractéristique de copies. Il est de 1 copie par chromosome pour les gros plasmides et de 10 à 20 copies pour les petits plasmides. La régulation du nombre de copies est sous la dépendance d'un répresseur codé par un gène plasmidique. Au cours de la croissance bactérienne, les plasmides sont transmis de bactéries mères à bactéries filles selon un mécanisme d'équipartition (égale répartition du nombre de plasmides dans les cellules filles).
Les plasmides peuvent être divisés en deux catégories : les plasmides conjugatifs et les plasmides non conjugatifs.
v Les plasmides conjugatifs (schéma 1),
http://www.bacteriologie.net/fiches/facteurF.gif
http://www.bacteriologie.net/fiches/plasmideR1fiche.gif
pouvant être transmis sur un mode horizontal entre bactéries par un processus de conjugaison, ont une taille supérieure à 30 kb. Le phénomène de conjugaison a été décrit chez les bacilles à Gram négatif, les streptocoques, les entérocoques, les staphylocoques, les clostridies, les espèces du genre Streptomyces...
Chez les bactéries à Gram négatif, les plasmides conjugatifs possèdent un opéron tra sur lequel sont rassemblés les gènes codant pour la conjugaison et ils dirigent la synthèse de pili sexuels situés à la surface de la bactérie donatrice et qui constituent des câbles d'amarrage permettant la fixation sur une bactérie réceptrice. À la suite de l'interaction entre les pili de la bactérie donatrice et la paroi de la bactérie réceptrice, il s'établit entre les deux cellules un pont cytoplasmique constituant la voie de passage pour l'information génétique.
Chez les bactéries à Gram positif, il n'existe pas de pili impliqués dans la conjugaison et les signaux responsables de l'appariement entre une bactérie donatrice et une bactérie réceptrice sont véhiculés par des molécules solubles, les phéromones. Une bactérie réceptrice produit des phéromones codées par le chromosome et qui stimulent des gènes présents sur le plasmide de la bactérie donatrice. Ces gènes envoient à leur tour un signal à un autre gène plasmidique qui produit une substance d'agrégation, la protéine AS, qui se localise à la surface de la cellule. Cette protéine AS est capable de se fixer sur une protéine, la substance de fixation, également présente à la surface cellulaire et codée par un gène chromosomique. Il se forme alors des amas entre cellules donatrices et réceptrices permettant le transfert plasmidique. Chez les souches donatrices, porteuses du plasmide, la production de phéromones est régulée par un inhibiteur codé par le plasmide.
Le transfert par conjugaison s'effectue selon un processus de "sur-réplication" de l'ADN qui permet à la bactérie donatrice de conserver une copie de l'information qu'elle héberge et de la transmettre à une bactérie réceptrice qui en était dépourvue. Les plasmides sont donc capables de coder pour leur propre dissémination. Le transfert plasmidique s'effectue entre souches bactériennes d'une même espèce mais aussi entre souches bactériennes d'espèces différentes. Les plasmides conjugatifs ne peuvent pas se transférer efficacement entre bactéries à Gram positif et bactéries à Gram négatif. La conjugaison est possible, mais le plasmide ne peut pas s'établir de manière stable chez la bactérie réceptrice. Toutefois, des gènes plasmidiques peuvent s’intégrer de manière stable dans les bactéries réceptrices par recombinaison légitime due à la présence de séquences d’insertion identiques sur le plasmide et le "chromosome" ou par recombinaison site-spécifique grâce à la présence d’un transposon sur le plasmide
v Les plasmides non conjugatifs ont généralement une taille de 7 à 10 kb, ils codent rarement pour plusieurs caractères (notamment pour la résistance à plus de deux familles d'antibiotiques), ils sont dépourvus d'opéron tra mais ils peuvent cependant se transmettre à la faveur d'une conjugaison codée par un plasmide conjugatif coexistant dans la même bactérie (phénomène de mobilisation ou de co-transfert). Le plasmide mobilisable profite du travail effectué par le plasmide conjugatif, en particulier la mise en contact de la bactérie donatrice et de la bactérie réceptrice. Expérimentalement, certains plasmides non conjugatifs des bactéries à Gram positif peuvent se répliquer et s'exprimer chez des bactéries à Gram négatif. Dans la nature, des transferts trans-Gram ont été observés spontanément grâce à un processus de mobilisation. C'est le cas notamment d'un transfert plasmidique observé dans l'intestin de la souris entre Enterococcus faecalis (bactérie donatrice) et Escherichia coli (bactérie réceptrice).
v Dans les deux cas, transfert par conjugaison ou transfert par mobilisation, il convient de noter deux faits essentiels : La bactérie donatrice conserve une copie du plasmide qu'elle transmet à la bactérie réceptrice. Il n'y a donc pas de perte d'information pour la bactérie donatrice.
v Si l'échange de plasmides est fréquent pour des bactéries d'une même espèce, il peut également se faire entre bactéries phylogénétiquement très éloignées. Ceci explique une dissémination parfois explosive d'un plasmide au sein d'une population bactérienne hétérogène comme la flore intestinale.
La dissémination des plasmides est exacerbée par les autres modes de transfert horizontaux. En effet, les plasmides conjugatifs ou non conjugatifs peuvent également être transmis par transduction (transfert par l'intermédiaire d'un bactériophage) ou par transformation (pénétration dans une bactérie réceptrice d'ADN libre).
Un ADN plasmidique peut s'intégrer à un ADN chromosomique par simple crossing-over, à condition qu'il existe des séquences homologues sur chacun des réplicons. Un plasmide intégré dans le chromosome est dit "en situation épisomique" et il se réplique avec le chromosome. Un plasmide conjugatif intégré peut entraîner un transfert de caractères chromosomiques au cours de la conjugaison. Toutefois, en dehors du facteur F (bactéries Hfr), cette éventualité est rare car la production des pili sexuels est généralement réprimée.
Les plasmides sont des réplicons facultatifs, non indispensables, mais apportant une information génétique supplémentaire et permettant aux bactéries une meilleure adaptation au milieu environnant. On dit que les plasmides donnent un avantage sélectif aux bactéries qui les hébergent, avantage sélectif bien illustré par les plasmides de résistance aux antibiotiques. Toutefois, certains plasmides sont qualifiés de cryptiques car ils ne codent pour aucun caractère décelable.
De nombreuses activités biologiques sont sous la dépendance de plasmides. Les plus importantes sont les propriétés de résistance aux antibiotiques, l'acquisition de facteurs de pathogénicité et l'acquisition de nouvelles propriétés métaboliques.

Transposons

Les transposons ou éléments génétiques transposables sont des séquences d'ADN linéaires (non circulaires), n'apparaissant jamais à l'état libre, capables de promouvoir leur translocation d'une molécule d'ADN à une autre ou leur translocation à un autre site de la même molécule d'ADN. Ce sont des éléments génétiques mobiles qui n'ont pas d'existence autonome stable et qui doivent s'intégrer dans un réplicon et être dupliqués avec lui. À la différence de la recombinaison classique, la transposition s'effectue en l'absence d'homologie génétique entre l'élément transposable et la molécule d'ADN cible. La transposition est un processus de recombinaison illégitime. La transposition conduit à l'insertion d'un élément génétique transposable dans l'ADN cible, il y a addition et non échange de matériel génétique. La fréquence de transposition est généralement faible (10-3 à 10-4 par génération bactérienne chez Escherichia coli) car la transposition est un processus mutagène. En effet, l'insertion d'un élément génétique dans un gène interrompt sa continuité et conduit à une mutation par insertion.
Chez les "Bacteria" il est possible de distinguer deux grandes catégories d'éléments génétiques transposables : les éléments génétiques transposables classiques et les transposons conjugatifs.

1) Éléments génétiques transposables classiques

v Les éléments transposables classiques possèdent trois caractéristiques communes: La transposition a lieu à l'intérieur d'une seule cellule et il n'y a pas de transfert intercellulaire par transposition.
v La présence à chacune des extrémités de la séquence d'ADN de terminaisons identiques mais inversées que l'on appelle des séquences répétées inversées dont la taille varie de 9 à 40 paires de bases.
v La présence d'un gène qui code pour une enzyme nécessaire au mécanisme de la transposition, la transposase.
L'insertion de ces éléments génétiques conduit toujours à la duplication d'une courte séquence d'ADN (5 ou 9 paires de bases pour la majorité des éléments génétiques transposables) de la molécule receveuse, appelée séquence cible. Pour un même élément génétique transposable, la séquence cible est différente. En d'autres termes, un élément transposable peut s'intégrer en de multiples points d'une molécule d'ADN même s'il existe des sites d'insertion privilégiés correspondant à des portions d'ADN particulièrement riches en adénine et thymine (ces portions possèdent une plus grande plasticité car le nombre de liaisons hydrogène est de deux entre adénine et thymine au lieu de trois entre guanine et cytosine).
La transposition se fait selon deux grandes modalités:
v Dans la transposition réplicative, le transposon est dupliqué au cours de la réaction. Une copie du transposon reste en place et l'autre copie s'insère dans le site receveur.
v Dans la transposition non réplicative, la molécule donneuse ne conserve pas de copie du transposon. Le transposon est excisé puis intégré dans la molécule receveuse.
Les éléments génétiques transposables classiques peuvent être distingués en 3 catégories (schéma 2):
v Les séquences d'insertion ou IS Les séquences d'insertion sont les éléments génétiques transposables les plus simples. Elles ont une taille d'environ 1 000 pb et elles sont constituées uniquement de séquences répétées inversées encadrant l'information génétique codant pour la transposase.
v Les transposons composites Les transposons composites sont des structures plus importantes (quelques milliers de pb) dans lesquelles un ou plusieurs gènes (tels que des gènes codant pour la résistance aux antibiotiques) sont encadrés par deux copies d'une séquence d'insertion. Les séquences d'insertion apportent l'information génétique nécessaire au processus de transposition. Quelques exemples de transposons composites figurent dans le tableau I.
v Les transposons non composites Les transposons non composites dont le chef de file est le transposon Tn3, ne sont pas associés à des séquences d'insertion. Les transposons non composites possèdent des séquences répétées inversées, l'information génétique nécessaire à la transposition et divers gènes, notamment des gènes de résistance aux métaux lourds ou/et aux antibiotiques. Quelques exemples de transposons non composites figurent dans le tableau I.

2) Transposons conjugatifs

Les transposons conjugatifs ont été mis en évidence chez les bactéries à Gram positif, notamment chez les streptocoques, les entérocoques et les clostridies. Quelques exemples de transposons conjugatifs figurent dans le tableau I.
Les transposons conjugatifs partagent des propriétés communes avec les éléments génétiques transposables classiques : ils sont capables de s'exciser d'une molécule d'ADN pour aller s'insérer dans de multiples endroits d'une molécule d'ADN cible.
Ils se distinguent des éléments génétiques transposables classiques d'une part par l'absence de séquences répétées inversées et d'autre part par leur capacité de se transférer d'une cellule à une autre par conjugaison (d'où leur nom). Devant assurer des fonctions de transfert, ces éléments génétiques sont de grande taille (environ 15,5 kb pour les plus petits jusqu'à 67 kb pour les plus grands).
Leur aptitude à la conjugaison s'exerce sur un spectre d'hôtes large. Exemples:
v Tn916 (trouvé à l'origine dans une souche de Enterococcus faecalis) est capable de se transférer entre diverses espèces des genres Enterococcus, Streptococcus, Staphylococcus,Bacillus.
v Tn1545 découvert chez Streptococcus pneumoniae est transférable par conjugaison à diverses espèces de Enterococcus, Staphylococcus, Bacillus et Listeria.
En revanche, ils ne semblent pas pouvoir se transférer d'eux-mêmes à des bactéries à Gram négatif comme Escherichia coli mais, une fois qu'ils y sont introduits, ils sont capables de se transposer avec une grande fréquence sur le chromosome ou un plasmide (éventuellement conjugatif) et de se transmettre ensuite entre bactéries à Gram négatif. L'introduction dans une bactérie à Gram négatif d'un transposon conjugatif peut se réaliser par le transfert inter-Gram d'un plasmide conjugatif ou mobilisable hébergeant un tel transposon.
La manière exacte par laquelle les transposons conjugatifs obtiennent leur transfert est mal connue. Ils semblent qu'ils soient capables de s'exciser de la molécule d'ADN qui les héberge, de se circulariser puis, sous forme circulaire, de se transférer à une autre cellule.
Îlots génomiques
Les îlots génomiques sont des zones du chromosome bactérien possédant des caractéristiques différentes du reste du génome. Notamment, le G + C p. cent peut être différent. Ces îlots ont été acquis par une souche à la faveur d'une transformation, d'une transduction ou d'une conjugaison et ils se sont intégrés de manière plus ou moins stable dans le "chromosome" bactérien (ou dans un plasmide). Certains îlots génomiques ne codent pour aucun phénotype connu, mais la plupart d'entre eux codent pour des informations biochimiques ou des facteurs de pathogénicité (îlots de pathogénicité).
Par définition, les îlots de pathogénicité sont porteurs de gènes qui codent pour des facteurs de pathogénicité. Ils ont été décrits dans de nombreuses espèces bactériennes à Gram négatif, mais aussi dans certaines espèces de bactéries à Gram positif.
Les îlots de pathogénicité sont des fragments linéaires d’ADN double-brin, d’une taille variant entre 10 et 200 kilobases, intégrés dans le chromosome bactérien ou, plus rarement, sur un plasmide de grande taille. Leur contenu en G + C p. cent diffère de celui de la bactérie hôte ce qui atteste une origine étrangère. Ils sont insérés au niveau de sites spécifiques d’intégration, fréquemment situés dans des régions qui codent pour des ARN de transfert. Les îlots de pathogénicité sont souvent instables et ils s’excisent en bloc à des fréquences variables. Lorsqu’ils s’excisent, toutes les fonctions pour lesquelles ils codent sont perdues.
Certains îlots de pathogénicité sont en fait hébergés par des prophages intégrés (Cf. infra). C'est le cas des îlots de pathogénicité de Vibrio cholerae (îlot de virulence TCP codant pour des pili et îlot de pathogénicité CTX codant pour la toxine cholérique) et de Escherichia coli (souches EPEC ou Enteropathogenic Escherichia coli et souches EHEC ou EnteroHemorrhagic Escherichia coli).
L’expression des gènes de pathogénicité est régulée par différents mécanismes influencés par des paramètres extérieurs : température, pH, présence ou absence d’oxygène... Ces régulations se produisent via des réarrangements génétiques, des régulations transcriptionnelles et/ou des modifications post-traductionnelles.
Un mécanisme particulier de régulation de l’expression de gènes de virulence est le système de "quorum-sensing" dans lequel l’expression des gènes est sous l’influence de la concentration en molécules synthétisées et sécrétées dans le milieu extérieur par des cellules bactériennes appartenant à la même espèce.

Intégrons

Un intégron est un élément génétique immobile, incapable d'autoréplication et obligatoirement porté par un réplicon ("chromosome", plasmide, transposon).
v Un intégron est capable de deux fonctions : il capture et intègre des gènes qualifiés de "gènes cassette" et il assure l'expression de ces gènes (transcription et traduction).
v Les intégrons sont constitués (i) d'une région 5' bien conservée comprenant un gène intI (qui code pour une intégrase), un promoteur et un site d'attachement attI ; et (ii) d'une région 3' qui diffère selon les intégrons (voir schéma 3). Contrairement aux transposons, les intégrons ne contiennent pas de gène codant pour une enzyme catalysant leur mouvement.
v La grande majorité des intégrons sont localisés au sein d'éléments génétiques mobiles à large spectre d'hôte (transposons, plasmides conjugatifs) si bien qu'ils seraient présents dans environ 5 p. cent des génomes bactériens.
Les cassettes (250 à 1500 pb) possèdent une organisation commune (voir schéma 3). Une cassette est constituée d'un gène (souvent un gène de résistance aux antibiotiques ou aux antiseptiques) et d'un site spécifique de recombinaison attC reconnu par l'intégrase.
Plus de 60 cassettes impliquées dans la résistance aux antibiotiques ou aux antiseptiques ont été décrites. Ces cassettes portent des gènes de résistance aux bêta-lactamines, aux aminosides, au chloramphénicol, au triméthoprime, à la rifampicine, à l'érythromycine ou aux ammoniums quaternaires.
Pour se maintenir, un gène cassette doit s'intégrer à un réplicon (voir schéma 3). http://www.bacteriologie.net/fiches/integronfiche.gif L'intégrase codée par l'intégron catalyse préférentiellement la réaction de recombinaison attI X attC qui aboutit à l'intégration de la cassette au sein de l'intégron, mais elle est aussi capable de catalyser une réaction attC X attC qui aboutit à l'excision de la cassette hors de l'intégron. Une fois intégrée, les cassettes sont exprimées sous le contrôle du promoteur présent dans la région 5' de l'intégron. L'expression des cassettes est tributaire de leur position par rapport au promoteur et les gènes localisés dans des cassettes éloignées sont faiblement exprimés. La pression de sélection antibiotique peut favoriser des réarrangements de cassettes afin de permettre le positionnement d'une cassette faiblement exprimée dans une localisation plus proche du promoteur.
Des intégrons ont été identifiés chez des bactéries à Gram négatif (entérobactéries, Pseudomonas, Vibrio, Acinetobacter, Campylobacter etc.) et chez des bactéries à Gram positif (Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium striatum, Enterococcus faecalis etc.). Les bactéries hébergeant des intégrons ont été retrouvés chez l'homme, chez l'animal et dans l'environnement.
L'origine des intégrons est encore mal connus. Les intégrons proviendraient de super-intégrons, contenant plus de 100 cassettes et décrits sur le chromosome de différentes espèces appartenant à plusieurs genres (notamment Pseudomonas, Xanthomonas, Shewanella, Vibrio). Les cassettes des super-intégrons contiennent des gènes codant pour la résistance aux antibiotiques et aux antiseptiques, des gènes codant pour des toxines, des gènes impliqués dans des fonctions métaboliques et des cadres ouverts de lecture n'ayant pas de fonction connue.
Les intégrons de résistance aux antibiotiques auraient évolué à partir de super-intégrons par le biais de la capture d'un gène intI et d'un site attI. Ultérieurement, sous l'effet de la pression de sélection antibiotique, il y aurait eu capture de gènes de résistance provenant des pools de cassettes contenus dans différents super-intégrons.
Les intégrons constituent un système de capture et d'expression de gènes jouant un rôle important dans l'acquisition et la dissémination des gènes de résistance aux antibiotiques. L'intégration de plusieurs cassettes et leur mouvement au sein d'un même intégron permet la constitution de véritables mosaïques génétiques conférant aux bactéries des capacités rapides d'adaptation à des conditions hostiles (présence d'antibiotiques ou d'antiseptiques dans leur environnement).

Prophages

Les phages ou bactériophages sont les virus des bactéries. Les phages qualifiés de virulents se multiplient dans les bactéries hôtes (cycles productifs). D'autres phages dits tempérés établissent avec les bactéries des rapports de longue durée, éventuellement réversibles, qualifiés de lysogénie (cycles lysogènes).
La lysogénie se caractérise par l'existence de prophages intégrés au "chromosome". Sous forme intégrée, le phage perd ses capacités de réplication autonome, il se réplique en même temps que le "chromosome" et il est transmis aux bactéries filles lors de la division bactérienne. Le passage de l'état lysogène à un cycle productif peut être spontané ou induit par des inducteurs tels que les rayons X, les ultraviolets, les oxydants, etc.
Les bactériophages, virulents ou tempérés sont impliqués dans des transferts génétiques appelés transduction et les phages tempérés peuvent être responsables d'une conversion lysogénique.
La conversion lysogénique est liée à l'ADN des phages tempérés, inséré dans le "chromosome" et qui porte des gènes codant pour des protéines conférant des propriétés nouvelles à la bactérie. Un tel bactériophage est alors qualifié de convertisseur.
La conversion lysogénique peut conduire à la synthèse de toxines, à la synthèse de facteurs d'adhésion ou à des modifications antigéniques des bactéries.
v Les Shiga-toxines (toxines stx1 et Stx2) des souches STEC (Shiga-Toxin-producing Escherichia coli) de Escherichia coli, la toxine érythrogène des streptocoques du groupe A, la toxine diphtérique, certaines toxines botuliques, les sous-unités A et B de la toxine de Vibrio cholerae, la leucocidine de Panton Valentine de Staphylococcus aureus subsp. aureus, .. sont codées par des gènes d'origine phagique.
v Les clones de Vibrio parahaemolyticus responsables de pandémies possèdent une séquence génétique particulière (la séquence ORF8 du phage f237) qui code pour une protéine d'adhésion. Les pili de Vibrio cholerae, constitués de la protéine TCP sont codés par une quinzaine de gènes formant un îlot de pathogénicité porté par le phage VPIØ.
v Les modifications antigéniques sont bien connus chez les salmonelles. Chez ces bactéries une conversion lysogénique peut modifier la spécificité des antigènes O. Par exemple, les salmonelles placées dans le groupe E1 sont caractérisés par les antigènes O:3,10. Une conversion lysogénique due au phage epsilon 15 modifie une liaison entre deux sucres des chaînes latérales du LPS ce qui confère à la cellule la spécificité antigénique 3,15. De même une bactérie portant les antigènes O:3,15, lysogène pour le phage epsilon 34, acquiert un résidu glucose supplémentaire ce qui lui confère la spécificité antigénique 3, 15, 34.

Quorum sensing

Le phénomène du quorum sensing a été découvert lors de l'étude de la bioluminescence chez Vibrio (Photobacterium) fischeri. Lorsque la bactérie est cultivée en bouillon, la luminescence n'apparaît que lorsque la densité bactérienne est importante. Initialement, on a cru que le milieu contenait un inhibiteur qui devait être dégradé par les bactéries pour que la bioluminescence soit observée. En fait, la bioluminescence apparaît, non pas après dégradation d'un inhibiteur, mais après synthèse d'un activateur [la N-(3-oxohexanoyl)-homosérine lactone]. Cette molécule est excrétée par les germes puis réincorporée par les cellules et lorsque sa concentration est importante elle active les gènes responsables de la luminescence. En d'autres termes, les bactéries sont aptes à apprécier leur propre densité en évaluant la concentration de l'activateur. Ce phénomène a été qualifié de quorum sensing et pourrait se traduire par évaluation du quorum.

Les enveloppes bactériennes

Membrane cytoplasmique

La membrane cytoplasmique est conforme au modèle unitaire. Elle contient principalement des phospholipides (30 à 40 p. cent) et des protéines (60 à 70 p. cent). Les stérols sont absents sauf chez les mycoplasmes et il n'y a jamais de lécithine.
Son rôle essentiel est celui d'une barrière hydrophobe et osmotique. L’eau et les petites molécules hydrophiles diffusent librement, tandis que les plus grosses molécules hydrophiles la franchissent par l’intermédiaire de transporteurs protéiques (ou perméases).
Outre son rôle de barrière, la membrane exerce de nombreuses fonctions grâce à de nombreuses enzymes qui lui sont associées : enzymes des chaînes respiratoires, perméases, ATPases, phosphotransférases, enzymes impliquées dans la synthèse de la paroi et des pili, ...
Les mésosomes ou structures membranaires intracytoplasmiques semblent être des artefacts résultant des techniques de fixation utilisées.

Paroi

La paroi bactérienne existe chez toutes les espèces du domaine des "Bacteria" à l'exception des bactéries appartenant au phylum des "Tenericutes"(Acholeplasmatales,Anaeroplasmatales, Entomoplasmatales, Haloplasmatales, Mycoplasmatales). En revanche, chez les "Archaea", la présence d'une paroi est inconstante et lorsqu'elle existe, elle ne présente pas de peptidoglycane. Seule la paroi des "Bacteria" sera étudiée ci-dessous.
La paroi est une structure rigide et résistante qui entoure le cytoplasme et sa membrane. Elle protège la bactérie et lui donne sa forme. La paroi des Bacteria présente une structure variable selon les bactéries (schéma 1, schéma 2) :
v Chez les bactéries à Gram positif, à l'exception des mycobactéries, sa structure apparaît homogène, son épaisseur varie de 10 à 80 nm, elle est riche en osamines mais pauvre en lipides (1 à 2 p. cent).
v Chez les bactéries à Gram négatif, sa structure est plus complexe, son épaisseur est de l'ordre de 10 nm, elle est riche en lipides (10 à 20 p. cent) et contient moins d'osamines.
Malgré ces variations structurales, la paroi des "Bacteria" présente une molécule originale, le peptidoglycane. Le peptidoglycane existe chez toutes les "Bacteria" pourvues d'une paroi à l'exception des représentants de l'ordre des Chlamydiales et de la classe des Planctomycea.

peptidoglycane

Le peptidoglycane forme autour de la cellule un filet à mailles plus ou moins serrées qui entoure la bactérie à la manière d'un sac. Ce réseau est composé de chaînes de glycanes reliées entre elles par des chaînons peptidiques (schéma 3, schéma 4).
La partie glycane est constituée de chaînes linéaires où alternent la N-acétylglucosamine et l'acide N-acétylmuramique qui est l'ester lactique de la N-acétyl glucosamine. Ces résidus, sous la forme pyranoside, sont liés par des liaisons bêta-1,4. La longueur des chaînes est variable et elles sont constituées de 20 à 100 résidus de N-acétylglucosamine.
Les chaînons peptidiques sont constitués d'unités tétrapeptidiques et de ponts interpeptidiques:
v Les unités tétrapeptidiques s'attachent à l'acide N-acétylmuramique. Le premier acide aminé lié à l'acide muramique est la L-alanine ou plus rarement de la glycine ou de la L-sérine. L'acide D-glutamique constitue le deuxième acide aminé et il se fixe à la L-alanine par sa chaîne latérale. Le troisième acide aminé a une structure variable selon les espèces : L-lysine ou acide m-diaminopimélique ou L-ornithine ou acide LL-diaminopimélique ou acide L-diaminobutyrique ou L-homosérine ou acide L-glutamique ou L-alanine. Chez les bactéries à Gram négatif, l'acide aminé 3 est l'acide m-diaminopimélique à l'exception des spirochètes où il est remplacé par la L-ornithine. Chez les bactéries à Gram positif, la diversité est plus importante. Le dernier acide aminé est généralement la D-alanine.
v Les ponts interpeptidiques unissent entre elles les unités tétrapeptidiques. Ils s'établissent généralement entre le dernier acide aminé d'un tétrapeptide et le troisième acide aminé d'un tétrapeptide de la chaîne voisine (peptidoglycane de type A) mais ils peuvent parfois s'étendre entre le dernier acide aminé d'un tétrapeptide et le deuxième acide aminé d'un autre tétrapeptide (peptidoglycane de type B). Selon les espèces, il existe des variations importantes d'une part dans la nature des ponts interpeptidiques qui peuvent être constitués d'une simple liaison directe ou constitués d'un polypeptide de 1 à 6 acides aminés et d'autre part dans la fréquence avec laquelle les unités tétrapeptidiques sont reliées entre elles.
Le peptidoglycane présente donc des constituants originaux : l'hétéropolymère formant la partie glycane et des acides aminés non retrouvés dans les protéines (forme D, acide diaminopimélique, ...).
La structure du peptidoglycane est importante pour la taxonomie des bactéries à Gram positif et notamment des actinomycètes. Schleifer et Kandler ont proposé un système de classification des peptidoglycanes reposant sur la position des ponts interpeptidiques, sur la nature des ponts interpeptidiques et sur la nature du troisième acide aminé des unités tétrapeptidiques (voir le fichier Classification des peptidoglycanes selon Schleifer et Kandler in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire).
Paroi des bactéries à Gram positif (à l'exception des mycobactéries)
La paroi des bactéries à Gram positif est principalement constituée de peptidoglycane mais il s'y ajoute d'autres constituants (schéma 1).
Des enzymes impliquées dans la synthèse du peptidoglycane (penicillin binding protein) sont situées entre la membrane cytoplasmique et la couche de peptidoglycane.
Les acides teichoiques sont quantitativement le deuxième composant. Ce sont des polymères constitués d'unités glycérol-phosphate ou d'unité ribitol-phosphate ou d'unités plus complexes dans lesquelles le glycérol ou le ribitol sont associés à des sucres (glucose, galactose, ...). De plus, ils contiennent souvent de la D-alanine liée au glycérol ou au ribitol. Les acides téchoïques sont associés au réseau de peptidoglycane, ils atteignent la surface externe et constituent des antigènes importants.
Les acides lipotéchoïques, liés par des liaisons covalentes aux lipides de la membrane, traversent le peptidoglycane de part en part pour émerger à la surface.
De nombreux autres constituants sont également présents chez certaines espèces : protéines, polysaccharides... et ils peuvent jouer un rôle important dans les propriétés antigéniques ou dans le pouvoir pathogène.

Paroi des mycobactéries

Les mycobactéries sont considérées comme des bactéries à Gram positif mais leur paroi a une structure très spéciale. Au microscope électronique, on distingue trois couches, une couche basale dense aux électrons de 3 à 13 nm d'épaisseur, une couche transparente aux électrons (ETL : électron transparent layer) de 8 nm d'épaisseur et une couche externe (OL : outer layer).

La couche basale est composée de peptidoglycane dans lequel l'acide N-glycosylmuramique remplace l'acide N-acétylmuramique. Au peptidoglycane est associé un polymère formé de l'alternance d'arabinose et de galactose, l'arabino-galactane.

La couche transparente aux électrons est composée d'acides mycoliques qui estérifient l'arabino-galactane. Les acides mycoliques sont de grosses molécules d'acides gras ramifiés dont la chaîne principale est en C50-C60 et les chaînes ramifiées en C24-C26.

La couche externe contient des sulfolipides, des phospholipides, du lipo-arabinomannane (composé d'un squelette d'unités D-mannose sur lequel se fixent de courtes chaînes latérales de mannose et d'arabinose et sur lesquelles se fixent des acides palmitiques et tuberculostéariques) et du mycolate de tréhalose (chaînes de tréhalose sur lesquelles sont fixées des acides mycoliques). En fait la structure de la couche externe est variable selon les espèces et, notamment, seules les souches virulentes possèdent du mycolate de tréhalose appelé également cord factor.

La structure particulière de la paroi des mycobactéries, très riche en lipide, explique, en grande partie, la résistance des mycobactéries à de nombreux antibiotiques (antibiotiques hydrophobes) qui ne peuvent atteindre leurs sites d'action.
Le rôle des composants pariétaux dans la virulence des mycobactéries a fait l'objet de nombreux travaux mais leur importance individuelle est encore mal comprise. Le cord factor inhibe le chimiotactisme des cellules phagocytaires et il est toxique pour les leucocytes. Les sulfolipides inhibent la fusion des phagosomes avec les lysosomes et évitent aux bactéries phagocytées l'action des enzymes hydrolytiques.
Les acides mycoliques constituent une barrière hydrophobe autour de la cellule s'opposant à l'action d'agents chimiques. Cette propriété est mise à profit dans la coloration de Ziehl-Neelsen et dans la décontamination des prélèvements.
v La coloration de Ziehl-Neelsen permet de caractériser l'acido-alcoolo-résistance des mycobacéries. Après avoir été coloré par la fuchsine, les mycobactéries ne peuvent pas être décolorées par de l'acide et de l'alcool et elles apparaissent de couleur rouge malgré l'utilisation, dans le dernier temps de la coloration, de bleu de méthylène. La coloration à l'auramine repose sur le même principe mais les lames sont examinées au microscope à fluorescence et les mycobactéries apparaissent vertes sur un fond rouge. L'acido-alcoolo-résistance est caractéristique du genre Mycobacterium même si, une acido-alcoolo-résistance relative est notée pour les espèces des genres Nocardia, Gordonia, Tsukamurella et Rhodococcus. Tous ces genres synthétisent d'ailleurs des acides mycoliques dont les chaînes sont généralement plus courtes que celles des mycobactéries.
v La décontamination des prélèvements est une nécessité lorsqu'ils contiennent des bactéries contaminantes. En effet, les mycobactéries pathogènes cultivent lentement sur des milieux spéciaux (à titre d'exemple, les colonies de Mycobacterium tuberculosis apparaissent en 10 à 15 jours, celles de Mycobacterium bovis en 20 à 40 jours et celles de Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis se développent entre 8 et 12 semaines, parfois plus) et leur culture peut être masquée par le développement plus rapide des bactéries contaminantes. Le choix du traitement des produits pathologiques est fonction de la nature du prélèvement. Les procédés proposés permettent d'une part la fluidification des produits visqueux et d'autre part l'élimination des germes associés sans porter atteinte à la viabilité des mycobactéries. Les principaux agents de décontamination sont l'acide sulfurique à 4 p. cent, l'acide oxalique à 5 p. cent, la soude à 4 p. cent, le lauryl sulfate de sodium, le chlorure de benzalkonium à 0,3 p. cent et le chlorure de cetylpyridinium. Le temps de contact entre le prélèvement et l'agent de décontamination est critique car la résistance des mycobactéries n'est pas absolue et l'action de ces agents doit toujours être suivie d'une phase de neutralisation.

Paroi des bactéries à Gram négatif

Au microscope électronique la paroi des bactéries à Gram négatif apparaît hétérogène et on distingue une couche interne et une couche externe ou membrane externe, séparées par un espace appelé espace périplasmique (schéma 2).

Couche interne

La couche interne, d'environ 3 nm d'épaisseur, contient du peptidoglycane qui recouvre la membrane cytoplasmique et dont la structure est comparable à celui des bactéries à Gram positif. Toutefois, il ne contient jamais d'acides téchoïques et il ne représente que 10 p. cent du poids de la paroi. Comme pour les bactéries à Gram positif, il est le squelette de l'enveloppe et il joue un rôle essentiel pour l'intégrité cellulaire. Des enzymes impliquées dans la synthèse du peptidoglycane (penicillin binding protein) sont situées entre la membrane cytoplasmique et la couche de peptidoglycane.

Espace périplasmique

L'espace périplasmique contient des lipoprotéines ou lipoprotéines de Braun qui relient la membrane externe au peptidoglycane et qui participent à la cohésion de la paroi. Elles sont constituées d'un polypeptide d'une soixantaine d'acides aminés portant à son extrémité N-terminale des constituants lipidiques. La partie lipidique est enchâssée dans la membrane externe par des liaisons hydrophobes et la partie polypeptidique est associée au peptidoglycane par des liaisons covalentes qui se forment avec les acides diaminopiméliques. Ces lipoprotéines sont quantitativement très importantes et certaines d'entre elles sont libres dans l'espace périplasmique. L'espace périplasmique renferme des protéines qui fixent de nombreuses molécules (galactose, maltose, glutamine, ...) avant qu'elles ne puissent franchir la membrane cytoplasmique et il séquestre de nombreuses protéines qui ne peuvent être excrétées (phosphatases, ribonucléases, bêta-lactamases, ...) ou qui ne seront libérées que de manière partielle.

Membrane externe

La couche externe ou membrane externe, de 7 à 8 nm d'épaisseur, est constituée d'une double couche phospholipidique dans laquelle flottent des lipopolysaccharides et des protéines.
Lipopolysaccharides
Les lipopolysaccharides sont des complexes macromoléculaires toxiques présents de manière constitutive dans la membrane externe de toutes les bactéries à Gram négatif. Sur le plan structural, les lipopolysaccharides (LPS) sont constitués d'un lipide A et d'une partie polysaccharidique débordant la membrane externe (schéma 5).
v Le lipide A est constitué de deux sucres aminés liés par une liaison bêta 1- 6, phosphorylés et liés à des acides gras hydroxylés sur leur troisième atome de carbone ainsi qu'à un ou deux autres acides gras non hydroxylés. La nature des sucres aminés (glucosamines ou parfois 3-aminoglucosamine) ainsi que la nature et le nombre des acides gras sont variables selon les espèces bactériennes. Le lipide A est doué de propriétés toxiques et il correspond à l'endotoxine des bactéries à Gram négatif qui n'est libérée, de manière massive, qu'après lyse de la bactérie. Le rôle des endotoxines est très important car elles sont très ubiquistes et aucun organisme n'est à l'abri de leurs effets. Le lipide A provoque une activation des macrophages, des granulocytes neutrophiles et des cellules endothéliales. Il en résulte une libération de cytokines (IL-1, Il-6, IL-8, TNFα), de radicaux libres, de prostaglandines et du facteur d'activation des plaquettes. De plus, le lipide A active le système complémentaire avec production des anaphylatoxines C3a et C5a. À faible dose, le lipide A a des effets bénéfiques car il provoque une fièvre modérée et il stimule la résistance aux infections. À fortes doses, il est à l'origine du choc endotoxinique caractérisé par une fièvre élevée et une coagulation intra-vasculaire disséminée.
v La fraction polysaccharidique est constituée d'un noyau ou core et d'une chaîne polysaccharidique terminale appelée aussi chaîne O spécifique. La structure du core est semblable pour les souches d'une même espèce mais variable selon les espèces. Le core comprend deux parties, le core interne lié au lipide A et le core externe lié à la chaîne O. Le noyau interne contient deux sucres inhabituels, l'heptose et l'acide 3-désoxy-D-manno-2-octulosonique = KDO. Le KDO est toujours présent dans le LPS et un mutant dépourvu de KDO n'est pas viable. Un résidu de KDO est lié covalentiellement au lipide A et selon les espèces le nombre de résidus de KDO est variable (généralement deux ou trois). L'heptose qui peut être présent sous différentes configurations peut éventuellement faire défaut chez quelques espèces comme Bacteroides fragilis. Le noyau ou core externe est constitué d'un nombre variable de résidus d'hexoses ou d'hexosamines.
La chaîne O spécifique est la partie la plus variable du LPS et elle peut différer selon les souches appartenant à une même espèce ce qui permet de caractériser des sérovars (sérotypes). La chaîne O est constituée de chaînons répétitifs comprenant chacun 3 à 8 sucres. Le nombre de chaînons est compris entre 20 à 40 chez les salmonelles. Le premier de ces chaînons peut avoir une structure légèrement différente de celle des autres chaînons. Les sucres constituants ces chaînons sont des hexoses "classiques" (glucose, galactose, mannose...) mais aussi des sucres plus particuliers comme le tyvélose, le paratose, l'abéquose, le colitose... Les différences antigéniques des chaînes O spécifiques sont liées soit à la nature des sucres qui composent le chaînon répété soit à leur mode de liaison. La détermination de la spécificité antigénique O est importante notamment en épidémiologie. Les anticorps anti-O agglutinent les bactéries par leurs parois et l'agglutinat qui se forme est un agglutinat fin, difficile à dissocier. La spécificité antigénique O peut être perdue plus ou moins totalement par des mutations qui affectent la synthèse ou la fixation des chaînons spécifiques. Les colonies formées par des bactéries dont les antigènes O sont incomplets sont plates, à bords irréguliers et d'aspect rugueux (colonies R ou rugueuse ou rough). Cet aspect contraste avec les colonies bombées, rondes et lisses (colonies S ou smooth) obtenues avec les bactéries normales. Les mutants rugueux ont un aspect variable selon la modification engendrée dans la structure polysaccharidique et ils perdent leur pouvoir pathogène car ils sont aisément phagocytés.

Protéines de membrane externe

Les protéines de membrane externe (OMP pour Outer Membran Proteins) sont nombreuses, elles peuvent être impliquées dans la virulence ou dans la perméabilité (porines). Les porines sont organisées en trimères et elles délimitent des pores qui traversent la membrane externe de part en part. Elles permettent ainsi le passage de petites molécules hydrophiles (jusqu'à 600 Da).

Rôles de la paroi

Morphologie et rôle protecteur

Le peptidoglycane constitue une structure très rigide, c'est un véritable exo-squelette qui est responsable de la forme des bactéries et qui leur permet de résister à la forte pression osmotique intracytoplasmique. Une bactérie dont on a détruit le peptidoglycane, se gonfle puis éclate lorsqu'elle est placée dans de l'eau distillée. En revanche, une bactérie privée de peptidoglycane et placée dans un milieu dont la pression osmotique est supérieure ou égale à la pression du milieu intracellulaire ne se lyse pas mais elle prend une forme sphérique. Les bactéries à Gram positif dépourvues de peptidoglycane forment des sphères limitées par la seule membrane cytoplasmique et elles deviennent des protoplastes. Les bactéries à Gram négatif donnent des formes sphériques limitées par la membrane cytoplasmique et la membrane externe et elles deviennent des sphéroplastes. Les antibiotiques inhibant la biosynthèse du peptidoglycane (comme les bêta-lactamines) conduisent à la formation de protoplastes et de sphéroplastes. On connaît également des mutants dépourvus de paroi que l'on appelle des formes L. Les protoplastes, les sphéroplastes et les formes L peuvent se diviser et sont capables de reverser vers des formes bactériennes normales. Cette dernière caractéristique les oppose aux "Tenericutes" qui sont totalement dépourvus de paroi et incapables de donner naissance à des bactéries pourvues d'une paroi. Le lysozyme (présent dans de nombreuses sécrétions) détruit les liaisons entre la N-acétylglucosamine et l'acide N-acétylmuramique et il constitue un moyen de défense non spécifique plus efficace chez les bactéries à Gram positif que chez les bactéries à Gram négatif. Chez Nocardia asteroides, les souches très virulentes possèdent une couche de peptidoglycane plus épaisse que les souches peu virulentes (épaisseur du peptidoglycane trois fois plus faible que chez les souches virulentes) et on estime que cette épaisseur importante conférerait aux souches virulentes une protection vis-à-vis du lysozyme.
Compte tenu de l'importance physiologique de la paroi, les antibiotiques actifs sur la biosynthèse de la paroi sont des antibiotiques bactéricides (voir le fichier Sites et modes d'action des antibiotiques).

Perméabilité

La paroi constitue une surface d'échange avec l'extérieur. le peptidoglycane est poreux et laisse passer de nombreuses substances ce qui n'est pas le cas de la membrane externe des bactéries à Gram négatif qui s'oppose, notamment, à la pénétration des antibiotiques hydrophobes.

Coloration de Gram

La différence de structure entre la paroi des bactéries à Gram positif et la paroi des bactéries à Gram négatif est à l'origine de la coloration de Gram (voir "Principe de la coloration de Gram").

Fixation des bactériophages

Le LPS et les acides téchoïques servent de récepteurs pour certains bactériophages. La fixation des bactériophages sur les récepteurs constitue le premier stade de l'infection qui peut conduire à une lyse bactérienne. cette propriété est mise à profit pour identifier des espèces bactériennes ou pour caractériser des souches au sein d'une même espèce. des informations complémentaires sont données dans le fichier Bactériophages, transduction et conversion lysogénique.
Polysaccharides de surface
Les bactéries peuvent s'entourer d'enveloppes supplémentaires plus ou moins structurées ou diffuses. Historiquement, on a décrit, sous le nom de capsule, une couche muqueuse généralement polysaccharidique, au contour bien défini et caractérisant certaines espèces ou souches pathogènes. En réalité de très nombreuses bactéries sont capables de synthétiser des polysaccharides de surface qui peuvent, éventuellement, être libérés dans le milieu. Leur étude est cependant difficile pour deux raisons majeures :
v Ces polysaccharides sont très fortement hydratés (plus de 99 p. cent d'eau) ce qui rend leur étude difficile au microscope électronique notamment parce que leur structure s'altère lors de la déshydratation des échantillons.
v Ces polysaccharides sont élaborés de manière optimale lorsque les bactéries sont dans un milieu hostile car ils apportent une protection ou un moyen de coloniser l'environnement. Lors d'une culture in vitro, sur des milieux riches, la synthèse des ces poysaccharides qui représente une dépense énergétique n'est plus indispensable et les bactéries peuvent ne plus les élaborer.
En 1981, Costerton a proposé le terme de glycocalyx pour désigner tous les composants liés à la membrane externe des bactéries à Gram négatif ou au peptidoglycane des bactéries à Gram positif. Le terme de glycocalyx désigne donc à la fois les polysaccharides de surface et les protéines ou glycoprotéines formant la couche S. D'autres auteurs préfèrent utiliser le terme de substances polymérisées extracellulaires (EPS : Extracellular Polymeric Substances).
Parmi les polysaccharides de surface, on peut distinguer de manière un peu arbitraire, la capsule et les couches muqueuses ou slime. La capsule correspond à une structure bien organisée, facilement mise en évidence par des techniques simples alors que le slime correspond à des constituants polysaccharidiques plus ou moins libérés dans le milieu et ne constituant plus une véritable entité morphologique.

Capsule

La capsule bactérienne est généralement constituée de polysaccharides localisés autour des acides téchoïques chez les bactéries à Gram positif ou autour des lipopolysaccharides chez les bactéries à Gram négatif. Chez Streptococcus pneumoniae, des protéines sont associées aux polysaccharides. Pour une même espèce, la nature des sucres et leur mode de liaison peuvent être différents ce qui confère aux bactéries des spécificités antigéniques différentes. Les antigènes capsulaires sont souvent désignés sous le nom d'antigène K chez les bactéries à Gram négatif.
Chez certaines espèces de Bacillus (notamment Bacillus anthracis), la capsule est constituée de polypeptides formés d'un seul acide aminé (acide D-glutamique pour Bacillus anthracis).
La capsule ne joue pas un rôle vital pour la bactérie et en l'absence de sa synthèse, la bactérie est capable de se multiplier. En revanche, la capsule joue un rôle important dans le pouvoir pathogène car elle s'oppose à la phagocytose et à l'activation de la voie alterne du système complémentaire.
Les principales bactéries capsulées ou pouvant être capsulées et présentant un intérêt vétérinaire sont : Streptococcus agalactiae, Streptococcus equi subsp. equi, Streptococcus suis,Streptococcus pneumoniae, Streptococcus uberis, Staphylococcus aureus (12 types capsulaires), Bacillus anthracis, Clostridium perfringens, Rhodococcus equi, Aeromonas salmonicida, Escherichia coli (au moins 80 antigènes K), Klebsiella sp., Actinobacillus pleuropneumoniae, Actinobacillus suis, Actinobacillus equuli, Haemophilus parasuis,Avibacterium (Haemophilus) paragallinarum, Pasteurella multocida (5 groupes capsulaires : A, B, D, E et F), Mannheimia haemolytica, Burkholderia mallei, Bacteroides fragilis, Porphyromonas sp., ...

Slime

Les polysaccharides de surface peuvent être libérés sous forme de slime dans le milieu où se produit la multiplication bactérienne. La production de slime est fréquente avec les bactéries aquatiques et particulièrement intense avec les bactéries du genre Zooglea et conduit à la formation de masses gluantes auxquelles adhèrent des matières en suspension. Les slimes élaborés par d'autres bactéries sont produits industriellement et servent d'agent gélifiant dans les industries alimentaires (Leuconostoc mesenteroides, Azotobacter vinelandii...).
Couche de surface cristalline ou couche S (S layer)
Les couches S sont de connaissance relativement récente car elles ne peuvent être mises en évidence que par microscopie électronique. Elles sont constituées de protéines ou de glycoprotéines généralement d'un poids moléculaire élevé (40 à 200 kDa), disposées régulièrement sous forme d'un assemblage paracristallin organisé selon un système géométrique carré, hexagonal ou oblique.
Une couche S a été identifiée chez plusieurs centaines d'espèces appartenant aux domaines des "Archaea" et des "Bacteria" (Chlamydia, Treponema, Helicobacter, Campylobacter,Wolinella, Cardiobacter, Rickettsia, Bacteroides, Bordetella, Aeromonas, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, ...).
Chez les "Archaea" dépourvues de paroi, la couche S constitue la seule enveloppe appliquée sur la face externe de la membrane cytoplasmique (par exemple, Methanococcus sp.). Chez les "Archaea" possédant une pseudoparoi, la couche S est située à la périphérie (Methanothermus sp.).
Chez les "Bacteria" à Gram positif, la couche S est située à la périphérie du peptidoglycane et chez les bactéries à Gram négatif elle est étroitement associée à la membrane externe.
Outre son rôle en tant que squelette, la couche S pourrait être impliquée dans l'adhésion, dans la résistance au système complémentaire (inhibition de la fixation du C3b) et dans la résistance aux protéases des macrophages (Campylobacter fetus subsp. fetus, Aeromonas salmonicida). La couche S protège également les bactéries de certains bactériophages et elle protège les germes à Gram négatif de l'action de Bdellovibrio bacteriovorus.

Pili, fimbriae et flagelles

Pili et fimbriae

La microscopie électronique a révélé la présence de structures filiformes, différentes des flagelles, non impliquées dans la mobilité et appelées pili ou fimbriae. Il existe une certaine confusion dans la nomenclature de ces appendices et on peut parler de pili pour désigner les appendices qui jouent un rôle dans la conjugaison (pili sexuels ou pili F) et de fimbriae pour désigner les appendices impliqués dans des phénomènes d'adhésion. Le terme d'adhésine est beaucoup plus général puisqu'il recouvre les fimbriae mais aussi de nombreuses autres molécules (notamment des protéines) jouant un rôle dans l'attachement des bactéries aux cellules eucaryotes.
Les fimbriae peuvent avoir deux aspects. Ce sont soit des bâtonnets rigides de 5 à 7 nm de diamètre soit des filaments flexibles de 2 à 3 nm de diamètre. Ces fimbriae semblent être présents chez de nombreuses bactéries à Gram négatif et ils semblent plus rares chez les bactéries à Gram positif.

Flagelles et mobilité

La mobilité s'observe chez de nombreuses bactéries appartenant aussi bien au domaine des "Bacteria" qu'au domaine des "Archaea". D'une manière générale, la mobilité s'observe chez les bacilles et seuls quelques coques sont mobiles (Agitococcus lubricus, Enterococcus casseliflavus, Enterococcus gallinarum, Methylococcus mobilis, Nitrococcus mobilis,Desulfurococcus mobilis, Planococcus sp. ...) . Plusieurs types de mobilité peuvent être observés :
La mobilité par glissement sur des surfaces solides ne se rencontre que chez des bacilles à Gram négatif (Cytophaga sp., Capnocytophaga sp., Flexithrix sp., Flexibacter sp.,Flavobacterium columnare, Flavobacterium hydatis, Flavobacterium johnsoniae, Flavobacterium succinicans ...). Elle consiste en un déplacement lent sur une surface solide par un mécanisme non élucidé.
La nage est le type de mobilité le plus fréquent qui s'observe soit dans des milieux liquides soit dans des milieux semi-solides. La nage résulte de la présence de flagelles.
L'essaimage est une alternative à la nage qui est observée lorsque des bactéries flagellées sont présentes sur un milieu solide. Ce phénomène est bien connu chez certaines espèces du genre Proteus (Proteus mirabilis) mais il semble exister chez de nombreuses souches mobiles (Serratia sp., Vibrio sp., Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Bacillus sp.,Clostridium sp., Rhodospirillum sp., Azospirillum sp., Yersinia sp., Aeromonas sp.). L'essaimage nécessite une transformation morphologique des bactéries. En milieu liquide, les bactéries sont courtes et portent quelques flagelles mais, en milieu solide, les bactéries s'allongent et présentent de très nombreux flagelles. Chez Vibrio parahaemolyticus et chezAzospirillum brasiliense, les cellules possèdent soit un unique flagellaire polaire responsable de la nage soit de multiples flagelles responsables de l'essaimage. Ensemencées au centre d'une boîte de milieu gélosé, les bactéries se multiplient pour donner une colonie. Lorsque le milieu s'épuise, on voit apparaître des formes longues fortement mobiles capables de se déplacer à la surface du milieu (essaimage) et qui vont coloniser un endroit de la gélose riche en nutriment où elles donnent naissance à des formes courtes et faiblement mobiles. L'appauvrissement du milieu provoquera à nouveau l'apparition de formes longues qui repartiront vers des zones de milieu neuf. La succession de ces cycles se traduit par des vagues successives (voile) qui finissent par envahir la totalité du milieu.
Les flagelles sont des structures fines (environ 10 à 20 nm de diamètre), observées soit au microscope électronique soit au microscope optique après des colorations spéciales qui ont toutes pour effet d'épaissir les flagelles afin de les rendre visibles. Le nombre et la position des flagelles est un caractère important à prendre en considération pour le diagnostic (schéma1). Le cas le plus simple est constitué par les bactéries ne possédant qu'un seul flagelle situé à une extrémité ou à proximité d'une extrémité de la cellule : l'appareil flagellaire est qualifié de monotriche et de polaire (ou subpolaire). Lorsqu'une touffe de flagelles est présente à une extrémité on parle de flagellation multitriche et polaire; lorsque des flagelles sont présents à chacune des extrémités de la cellule, la flagellation est qualifiée de bipolaire ou d'amphitriche et elle peut être monotriche ou multitriche ; enfin, lorsque des flagelles sont disposés sur toute la surface de la bactérie, la flagellation est péritriche.
Les flagelles sont constitués de trois parties, un filament hélicoïdal, un crochet et un corpuscule basal (schéma 2) :
Le filament dont la longueur peut atteindre 10 µm est formé de l'assemblage de sous-unités protéiques formées généralement d'une seule protéine, la flagelline dont le poids moléculaire varie de 15 à 70 kDa. Le filament est hélicoïdal et se compose de onze fibrilles disposés comme les torons d'une corde et parcouru par un fin canal axial. Chez certaines espèces, le filament est entouré par une gaine. Cette gaine est constituée d'un prolongement de la membrane externe (Bdellovibrio, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Helicobacter) ou d'une structure protéique (spirochètes à l'exception des espèces du genre Borrelia).
Le crochet est très court, incurvé et flexible et présente une structure protéique.
Le corpuscule ou corps basal correspond au lieu d'insertion du flagelle dans la cellule. Son architecture est complexe et comprend une partie mobile et une partie fixe. Le filament et le crochet se prolongent par un cylindre axial qui constitue l'arbre de transmission. Autour du cylindre axial on trouve des anneaux ou disques. Chez toutes les bactéries deux disques internes sont localisés dans la membrane cytoplasmique, le disque M (membrane) et le disque S (supramembrane). Chez les bactéries à Gram négatif, se surajoute un disque P (périplasmique) localisé dans le peptidoglycane et un disque L (lipopolysaccharide). Les disques S, P et L seraient fixes et le disque M mobile. Plusieurs protéines membranaires interviennent pour la rotation et le sens de rotation du moteur.
Les flagelles confèrent à la bactérie une mobilité variant de quelques micromètres par seconde (Halobacterium spp.) à quelques dizaines (entérobactéries) voire centaines (Bdellovibriospp.) de micromètres par seconde. Le record de vitesse est détenu par Thiovulum majus qui a été chronométré à 615 µm par seconde. Pour une entérobactérie, compte tenu de la taille des cellules, une vitesse de 10 à 20 µm par seconde correspondrait pour un homme à une vitesse de 65 km par heure.
C'est chez les entérobactéries (ciliature péritriche) que la mobilité est la mieux connue. Les flagelles étant des hélices lévogyres, la rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre propulse la bactérie selon un processus appelé la nage ; la rotation dans le sens contraire provoque une culbute ou un pivotement. Chez les bactéries péritriches, lorsque les flagelles tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ils se fondent en un faisceau qui fonctionne comme une hélice composite. Après une brève période de nage, le sens de rotation des flagelles s'inverse, le faisceau qu'ils constituaient se sépare et s'étale conduisant la cellule à une culbute (ou pivotement) sur place. Cette période de culbute dure moins d'une seconde mais elle conduit à modifier la direction de la nage. En présence de substances attractives ou répulsives, les périodes de nage sont plus longues, la culbute moins fréquente et les bactéries progressent dans la direction du gradient élevé de concentration ou s'en éloignent. Les bactéries détectent donc des gradients de concentration grâce à des protéines membranaires appelées protéines du chimiotactisme acceptrices de méthyle (MCP, Methyl-accepting Chemotaxis Protein). Ces protéines sont méthylées en réponse à des changements de concentration des attractifs (ou des répulsifs) et un niveau élevé de méthylation prolonge la durée de la nage. Il existe cinq classes de MCP, Tsr, Tar, Trg, Tap et Tip, chacune d'elles étant responsable des réponses chimiotactiques vis-à-vis de différents attractifs. La fixation d'un attractif induit un changement de conformation de la MCP qui permet sa méthylation par une méthylase spécifique. Si la concentration de l'attractif ou du répulsif n'augmente pas, une méthylestérase spécifique déméthyle progressivement la protéine. Les signaux sont transmis au moteur flagellaire par au moins six protéines cytoplasmiques.
Le mode de locomotion des bactéries non péritriches est moins bien connu. Rhodobacter sphaeroides possède un seul flagelle polaire et nage en faisant tourner son flagelle dans le sens des aiguilles d'une montre. Cette bactérie ne change pas le sens de rotation de son flagelle mais se réoriente en arrêtant la rotation et en subissant les mouvements browniens. Un mécanisme similaire existe chez Pseudomonas putida qui possède plusieurs flagelles polaires, qui se propulse en faisant tourner ses flagelles dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et qui change de direction en arrêtant la rotation. Chez les bactéries amphitriches comme Spirillum volutans, le faisceau avant est recourbé en cloche vers le pôle opposé et le faisceau arrière prolonge la cellule. Lorsque la bactérie inverse sa direction de nage, les deux faisceaux réorientent simultanément leur configuration de telle sorte que le faisceau avant devienne le faisceau arrière et vice versa.
Chez les spirochètes, l'appareil flagellaire est original. Il est constitué de flagelles entourés d'une gaine. La structure de ces flagelles est classique mais ils sont localisés dans un espace compris entre le peptidoglycane et la membrane externe. Le corpuscule basal ne comprend que les disques M et S et ressemble donc à celui des bactéries à Gram positif. Ces flagelles sont insérés à chacune des extrémités de la cellule, ils sont entourés autour de la cellule et viennent éventuellement se chevaucher dans la partie médiane de la cellule. Grâce à la rotation de ces flagelles (dont le sens de rotation peut s'inverser), les spirochètes sont doués de mouvement de translation, de rotation autour de l'axe longitudinal ou de flexion.
La synthèse des flagelles nécessite de l'énergie et lorsque leur présence n'est pas indispensable, certaines bactéries deviennent immobiles. La mobilité s'exprime donc de manière différente selon les conditions du milieu. Par exemple, Listeria monocytogenes est mobile à 20 °C et immobile à 37 °C (notamment lorsqu'elle est en position intracellulaire), Yersinia pseudotuberculosis et Yersinia enterocolitica ne sont mobiles qu'à une température inférieure à 30 °C, etc.
La flagelline est immunogène et constitue l'Ag H. Les antigènes H varient selon les espèces mais ils peuvent également être variables au sein d'une même espèce et contribuent à définir des sérovars. Chez les salmonelles, pour la plupart des sérovars, les bactéries possèdent deux systèmes génétiques codant pour des flagellines différentes (schéma 3). Les flagelles existent alors sous deux formes antigéniques qualifiées de phase 1 et de phase 2, on dit que les antigènes H sont diphasiques. . Pour une cellule bactérienne donnée, un seul des deux gènes s'exprime et les flagelles seront soit en phase 1 soit en phase 2. D'une manière aléatoire, toutes les 1000 à 10 000 générations, le gène qui n'est pas exprimé s'exprime et l'autre cesse de s'exprimer. Ainsi, Salmonella Typhimurium (ou Salmonella enterica subsp. enterica sérovar Typhimurium ou Salmonella typhimurium) possède des flagelles dont l'antigénicité est qualifiée de i en phase 1 et de 1,2 en phase 2. Si on prélève au micromanipulateur une cellule dont les flagelles sont en phase 1 (antigénicité i) et si on place cette cellule dans un milieu de culture, il apparaît dans la population bactérienne en croissance des bactéries ayant des flagelles en phase 2 (antigénicité 1,2).
v Le plus souvent, une souche est constituée d'un mélange de cellules dont les unes (environ 50 p. cent) expriment les antigènes flagellaires de la phase 1 et les autres (environ 50 p. cent) expriment les antigènes correspondant à la phase 2. Dans ces conditions, il sera facile de déterminer les spécificités antigéniques des phases 1 et 2 grâce à l'utilisation de sérums spécifiques.
Dans une minorité de cas, un très grand pourcentage des cellules d'une souche (par exemple 99,9 p. cent) exprime ses flagelles sous une même phase (par exemple la phase 2) et un faible pourcentage des cellules (0,1 p. cent) exprime ses flagelles sous l'autre phase (phase 1). Dans ces conditions, il sera facile de déterminer la spécificité antigénique de la phase 2 par contre la spécificité antigénique correspondant à la phase 1 ne sera pas mise en évidence. Pour la caractériser, il conviendra d'effectuer une manipulation supplémentaire connue sous le nom de changement de phase (schéma 4). Pour effectuer un changement de phase on incorpore dans une gélose semi-molle les anticorps capables de se fixer sur les antigènes dont on a pu déterminer la spécificité. Cette gélose est coulée en boîte de Pétri et la souche à étudier est ensemencée au centre de la boîte. Les bactéries dont les flagelles portent la spécificité antigénique H correspondant aux anticorps sont immobilisées et seules les quelques bactéries ayant des antigènes présentant une spécificité antigénique différente peuvent se déplacer et envahir la gélose. Après incubation et multiplication des bactéries, les cellules prélevées en périphérie de la zone d'inoculation initiale permettent de déterminer la spécificité antigénique qui, initialement, était faiblement exprimée par la souche.
v Pour une minorité de sérovars (par exemple Agona, Enteritidis, Montevideo, Rissen, Senftenberg, Tennessee, ...) la bactérie ne peut synthétiser des flagelles que d'une seule spécificité car elle ne possède pas l'information génétique pour l'autre spécificité. L'antigène H est alors qualifié de monophasique.
Outre leur rôle dans la mobilité, les flagelles pourraient intervenir dans la virulence même si les conclusions de diverses expériences sont parfois contradictoires. La mobilité permettrait aux bactéries d'envahir les tissus et les flagelles pourraient même se comporter comme des adhésines. Un rôle de la mobilité dans la virulence a été tout particulièrement évoqué pour les spirochètes, Clostridium chauvoei, Proteus mirabilis, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio anguillarum, Salmonella typhi, les légionelles (toutes les souches virulentes possèdent des flagelles)...

La spore (endospore) bactérienne

Définitions, principales espèces capables de sporulation
L'endospore ou spore est un organite facultatif qui se forme au sein du cytoplasme de certaines bactéries et qui diffère de la cellule végétative par sa forme, sa structure, son équipement enzymatique et par sa résistance aux agents physiques et chimiques ce qui lui permet de survivre dans des conditions très défavorables.
La sporulation est le phénomène de différenciation qui conduit de la forme végétative à la spore. La transformation inverse est appelée la germination.
À l'exception des Desulfosporosinus spp., des Caminicella spp., de quelques espèces du genre Sporomusa, de Coxiella burnetii (qui pourrait former une endospore) et de Serratiamarcescens subsp. sakuensis, les endospores ne sont présentes que chez des bactéries à Gram positif. Les principales espèces capables de sporuler appartiennent aux genres Acetonema, Alicyclobacillus, Aneurinibacillus, Bacillus, Brevibacillus, Clostridium, Dendrosporobacter,Desulfotomaculum, Geobacillus, Paenibacillus, Sporobacter, Sporolactobacillus, Sporomusa, Sporosarcina, Sporotomaculum, Syntrophospora, Thermoactinomyces,Ureibacillus, Virgibacillus...

Autres formes de résistance

Au sein du monde des procaryotes, il existe des formes de résistance différentes des endospores. C'est le cas des arthrospores, des myxospores, des exospores et des cystes. À la connaissance de l'auteur, les zoospores formées par Dermatophilus congolensis ne sont pas des formes de résistance.
v Les arthrospores sont élaborées par de nombreux actinomycètes (notamment les Streptomyces spp.). Elles résultent d'un cloisonnement puis d'une désarticulation des hyphes aériens. Les arthrospores survivent plus longtemps que les hyphes et elles sont plus résistantes à la chaleur et à l'acidité.
v Chez les myxobactéries, les cellules végétatives peuvent s'entourer d'une enveloppe épaisse et donner des myxospores très résistantes à la dessiccation, partiellement résistantes aux UV et modérément résistantes à la chaleur.
v Les exospores sont observées chez des bactéries du genre Methylosinus. Elles résultent d'un bourgeonnement de l'extrémité des cellules végétatives. Les exospores semblent avoir des propriétés de résistance comparables à celles des endospores.
v Les Azotobacter spp.,les Methylococcus spp., les Methylobacter spp. et les Methylomonas spp. produisent des cystes. Le cyste est une forme de résistance à la dessiccation. Sa structure comprend un corps central entouré d'une enveloppe qui se différencie en un exosporium et une exine. Contrairement à l'endospore, la cellule à l'intérieur du cyste est de forme végétative et elle n'est pas l'objet de modifications structurales avant sa germination.

Morphologie et structure des endospores

Au microscope en contraste de phase, la spore apparaît comme un espace clair très réfringent et limité par un contour net et régulier. Elles sont rondes ou ovales, d'un diamètre variant de 0,2 à 2 µm. Si le diamètre est supérieur à celui de la cellule végétative la spore est qualifiée de déformante, dans le cas contraire elle est non déformante. Sa situation à l'intérieur de la cellule permet de reconnaître des spores centrales, subterminales ou terminales (schéma 1). Sauf exception (par exemple Clostridium disporicum), on ne trouve qu'une seule spore par bactérie.
La spore (schéma 1) est constituée par un cytoplasme de texture homogène, pauvre en ARN, en enzymes et en eau mais contenant une quantité d'ADN proche de celle de la cellule végétative. La membrane cytoplasmique, analogue à celle de la cellule végétative, est entourée de la paroi sporale et du cortex. Le cortex, très transparent aux électrons, contient la quasi totalité d'un constituant spécifique des spores, l'acide dipicolinique sous forme de dipicolinate de calcium. Appliqué contre le cortex on trouve la ou les tuniques (appelées alors intine ou tunique interne et exine ou tunique externe) formées de protéines riches en ponts disulfures puis, éventuellement, l'exosporium.

Résistance des endospores

L'état de déshydratation, la présence de dipicolinate de calcium et la richesse en ponts disulfures des tuniques expliqueraient les propriétés de résistance des spores. Les spores sont en effet douées d'une longévité et d'une résistance importante. La longévité est difficile à apprécier mais elle pourrait atteindre plusieurs milliers d'années pour certaines espèces de Bacillus. La thermorésistance est très variable selon les espèces, selon les souches, selon l'âge des cultures et selon les conditions de culture. Quelques valeurs de la thermorésistance des spores sont données dans les deux tableaux ci-dessous (d'après LARPENT (J.P.) et LARPENT-GOURGAUD (M.) : Mémento technique de microbiologie. Lavoisier, Technique & Documentation, 3ème édition, Paris, 1997, 1039 pages) :

Sporulation et germination

La sporulation est provoquée par l'épuisement du milieu en substrat nutritif et elle peut nécessiter des conditions particulières : absence d'oxygène pour les clostridies, présence d'oxygène pour Bacillus anthracis (d'où l'interdiction d'autopsier en plein champ des animaux dont la mort semble être due au charbon bactéridien). Le processus de sporulation débute à la fin de la phase de croissance exponentielle et il se déroule en 6 étapes (schéma 2).
Le stade I ou stade du filament axial se caractérise par la présence d'un matériel nucléaire qui s'étend sur toute la longueur de la cellule et qui correspond à 2 génomes.
v Au stade II, les deux génomes se séparent et en même temps la membrane cytoplasmique s'invagine près d'un pôle de la cellule pour former un septum de sporulation qui partage la cellule en deux parties inégales.
v Ce septum de sporulation va envelopper le cytoplasme de la plus petite partie pour former une préspore caractéristique du stade III.
v Entre les deux membranes limitant la préspore se forme la paroi sporale puis apparaît rapidement le cortex dont la présence est caractéristique du stade IV.
v Aux stades V et VI, les tuniques sont élaborées et, après maturation, la cellule mère se lyse et libère la spore mature.
Au cours de la sporulation il peut y avoir synthèse de différentes substances : antibiotiques, toxines (entérotoxine de Clostridium perfringens) ou corps parasporal (Bacillus thuringiensis, Bacillus sphaericus...) contenant des toxines létales pour les insectes.
Placée dans des conditions favorables (eau, glucose, acides aminés) la spore va donner naissance à une nouvelle cellule végétative et on distingue trois stades dans ce processus de germination.
v L'activation est un stade souvent indispensable correspondant à une lésion des enveloppes sporales par des agents physiques ou chimiques. En l'absence de cette activation, même placée dans un environnement favorable, les spores sont incapables de germer. L'activation peut être provoquée par des agents mécaniques (choc, abrasion), des agents physiques (choc thermique) ou chimiques (lysozyme, acides...). L'activation thermique est bien connue et mise à profit au cours de la tyndallisation. Cette technique ne peut être utilisée que lorsque les spores sont présentes dans un milieu apte à assurer leur germination. La tyndallisation consiste à chauffer trois fois le produit à stériliser. Le premier chauffage de 30 minutes à 60 °C tue les formes végétatives et induit la germination d'éventuelles spores. Le deuxième chauffage, effectué dans les mêmes conditions, tue les formes végétatives issues du premier chauffage et induit un choc thermique pour d'éventuelles spores résiduelles. Le troisième chauffage de 30 minutes à 60 °C détruit les formes végétatives issues du deuxième chauffage. La tyndallisation n'est mise en œuvre que pour des produits fragiles ne supportant pas ou mal une stérilisation classique (autoclavage à 120 °C, 2 atmosphères durant un minimum de 20 minutes ou passage au four à 170 °C durant un minimum de 90 minutes).
v L'initiation débute en présence de conditions favorables d'hydratation et en présence de métabolites effecteurs (alanine, adénosine, magnésium, ...) qui pénètrent à travers les enveloppes endommagées et déclenchent un processus autolytique. Des enzymes hydrolytiques dégradent de nombreux constituants de la spore et notamment le cortex qui libère le dipicolinate de calcium. Après l'élimination de la barrière corticale, la spore s'imbibe d'eau, se gonfle et perd ses propriétés de résistance.
v L'émergence d'une nouvelle cellule végétative comprenant le cytoplasme sporal entouré de la membrane et de la paroi est possible grâce à l'altération des enveloppes. La nouvelle cellule entre dans une phase active de biosynthèse et la croissance reprend graduellement.
La germination peut être inhibée par divers agents physiques ou chimiques. Ainsi, la germination des spores de Clostridium botulinum est entravée par le froid, les pH inférieurs à 4,5, des concentrations en nitrites supérieures à 150 ppm et des concentrations en NaCl supérieures à 10 p. cent.

Conséquences et applications

L'existence des spores a de nombreuses conséquences pratiques :
Diagnostic (présence ou absence, forme et emplacement dans la cellule, décontamination des prélèvements).
Stérilisation du matériel médical, chirurgical ou des milieux de culture.

Épidémiologie et prophylaxie :

L'épidémiologie des maladies bactériennes telles que le charbon bactéridien (Bacillus anthracis), le botulisme (Clostridium botulinum), le tétanos (Clostridium tetani), le charbon symptomatique (Clostridium septicum, Clostridium chauvoei), les gangrènes gazeuses (diverses espèces du genre Clostridium) etc. repose sur la spore qui survit dans le milieux extérieur et peut contaminer l'homme, les animaux, les aliments ou du matériel (y compris du matériel médical ou chirurgical). L'impossibilité de détruire les spores dans le sol ou dans l'eau explique que la prophylaxie du charbon bactéridien, du tétanos, du charbon symptomatique, des gangrènes gazeuses soit avant tout une prophylaxie médicale.

Hygiène alimentaire:

v Altération des denrées (Bacillus stearothermophilus, Clostridium thermosaccharolyticum, Desulfotomaculum nigrificans, ...).
v Intoxinations ou toxi-infections alimentaires (Clostridium botulinum, souches de Clostridium perfringens productrices d'entérotoxines).
v En hygiène alimentaire, les barèmes de chauffage des conserves doivent permettre d'éliminer les risques de botulisme. Ils sont fonction de nombreux facteurs : pH, teneur en sel, teneur en nitrites, valeur de l'AW, nature de la denrée, forme et volume des boîtes...

Nutrition et croissance des bactéries (procaryotes)

Introduction

Selon les conditions environnementales, une bactérie existe sous deux états principaux : (i) l'état végétatif durant lequel sont assurées des biosynthèses équilibrées permettant une croissance plus ou moins rapide et (ii) l'état de repos caractérisé par un minimum d'échange avec le milieu extérieur et par une survie sans multiplication.
Chez les bactéries la croissance peut se traduire par une augmentation de volume des cellules, mais elle conduit principalement à une augmentation du nombre de cellules.
L'état de repos est un état précaire qui nécessite l'absence de conditions létales et la présence d'un minimum de substrats assimilables afin d'assurer le métabolisme de base de la cellule. Dans une population au repos, il existe toujours un taux de mortalité dont l'importance dépend des conditions ambiantes. Dans les conditions de conservation optimale (lyophilisation ou congélation à - 70 °C) le taux de mortalité est faible mais il n'est pas nul.
Pour assurer sa croissance ou sa survie, une bactérie doit trouver dans son environnement de quoi satisfaire ses besoins nutritifs : substances énergétiques permettant à la cellule de réaliser la synthèse de ses constituants et substances élémentaires ou matériaux constitutifs de la cellule.

Nutrition

Toutes les bactéries ont besoin d'eau, d'une source d'énergie, d'une source de carbone, d'une source d'azote et d'éléments minéraux. Ces besoins élémentaires sont suffisants pour permettre la nutrition des bactéries qualifiées de prototrophes. Certaines bactéries qualifiées d'auxotrophes nécessitent, en plus des besoins élémentaires, la présence de facteurs de croissance.

Eau

L'eau représente 80 à 90 p. cent du poids cellulaire. Elle joue un rôle fondamental en solubilisant les nutriments, en assurant leur transport et en assurant les réactions d'hydrolyse. Un paramètre appelé Aw (activity of water, activité de l'eau) quantifie la disponibilité de l'eau. Dans un nutriment, une partie de l'eau est plus ou moins liée aux composants (sels, protéines) et elle n'est pas disponible pour les micro-organismes qui ont besoin d'eau libre pour se développer. L'activité de l'eau se définit comme le rapport de la pression de vapeur saturante du milieu à la pression de vapeur saturante de l'eau pure à la même température. Ce rapport, inférieur ou égal à 1, peut être assimilé à l'humidité relative du milieu. Les bactéries exigent un certain seuil d'humidité et pour des Aw faibles, leur croissance est ralentie.
Certains germes ne se développent que pour une valeur de l'Aw supérieure à 0,97. C'est le cas des Acinetobacter spp. (Aw > 0,99) ou de Clostridium botulinum (Aw > 0,97). LesSalmonella spp. ou Escherichia coli commencent à se multiplier pour une valeur de l'Aw supérieure à 0,95. Staphylococcus aureus se multiplie à partir de 0,85 mais la production éventuelle de toxines n'est possible que pour des valeurs supérieures à 0,97. Listeria monocytogenes peut supporter une valeur de l'Aw de 0,83 et les bactéries halophiles une valeur de 0,75. Les endospores peuvent survivre dans un environnement dépourvu d'eau libre.
Le degré d'humidité des aliments a une influence sur leur conservation et leur séchage est un procédé de conservation fondé en partie sur la diminution de l'Aw.

Source d'énergie

Selon la source d'énergie, les bactéries se divisent en phototrophes et chimiotrophes.
La source d'énergie des bactéries phototrophes est la lumière. Si la source d'électrons est minérale, les bactéries sont qualifiées de photolithotrophes et si la source d'électrons est organique, les bactéries sont photo-organotrophes.
Les bactéries chimiotrophes puisent leur énergie à partir de composés minéraux ou organiques. Si le donneur d'électrons est minéral, les bactéries sont chimiolithotrophes et si le donneur d'électrons est organique, les bactéries sont chimio-organotrophes.

Source de carbone

Le carbone est l'élément constitutif le plus abondant chez les bactéries.
Les bactéries phototrophes et la plupart des bactéries chimiolithotrophes peuvent utiliser le dioxyde de carbone comme unique source de carbone et elles sont dites autotrophes. Pour les autres bactéries la source de carbone assimilable doit être un substrat organique et ces bactéries sont qualifiées de hétérotrophes.
Le dioxyde de carbone seul ne permet pas la survie des hétérotrophes, mais il joue cependant un rôle important chez ces bactéries. En effet, la croissance de nombreuses espèces bactériennes hétérotrophes est impossible en l'absence de dioxyde de carbone et une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone favorise la croissance de certaines espèces comme lesBrucella spp., Capnocytophaga spp., Neisseria spp., Campylobacter spp., Haemophilus spp., Taylorella spp. ...
Les bactéries hétérotrophes peuvent dégrader de nombreuses substances hydrocarbonées : alcools, acides organiques, sucres ou polyholosides. La liste des substrats carbonés utilisables par une souche bactérienne comme unique source de carbone et d'énergie constitue l'auxanogramme de la souche. Les techniques auxanographiques, généralement réalisées en milieu liquide et en utilisant des microméthodes (systèmes API, BioLogue, ...), sont utilisées pour l'identification des souches et pour des enquêtes épidémiologiques. La bactérie à étudier est placée dans un milieu dépourvu de toute source de carbone autre que celle apportée par le nutriment dont on veut étudier l'assimilation. Selon que la bactérie est capable ou non d'assimiler le nutriment qui lui est proposé, on observera une culture (présence d'un trouble) ou une absence de culture (le milieu reste limpide).

Source d'azote

La synthèse des protéines nécessite des substances azotées. L'azote moléculaire est fixé par quelques bactéries vivant en symbiose avec des légumineuses ou des champignons ou par des bactéries jouant un rôle dans la fertilisation des sols. Pour la majorité des bactéries la source d'azote est constituée par d'autres composés inorganiques (ammoniac, sels d'ammonium, nitrites, nitrates) ou par des sources organiques (groupements amines des composés organiques).


source de souffre et de phosphore

Le souffre et le phosphore sont particulièrement importants.
v Le souffre est présent dans certains acides aminés (groupement thiol) et il est le plus souvent incorporé sous forme de sulfate ou de composés souffrés organiques. Pour certaines bactéries, le souffre doit être apporté sous forme organique (méthiononine, cystéine, biotine, thiamine) qui se confond avec le besoin en facteurs de croissance (Cf. infra).
v Le phosphore fait partie des acides nucléiques, de nombreuses coenzymes et de l'ATP. il est incorporé sous forme de phosphate inorganique.
Le sodium, le potassium, le magnésium et le chlore jouent un rôle dans l'équilibre physico-chimique de la cellule.
D'autres éléments comme le fer, le manganèse, le molybdène, le calcium, le vanadium ou le cobalt sont des oligoéléments nécessaires à des concentrations très faibles.
Dans l'organisme, le fer est lié à la transferrine ou à la lactoferrine et il n'est pas directement disponible pour les bactéries. Aussi, pour assurer leur multiplication, les bactéries pathogènes ont développé des mécanismes leur permettant de capter le fer chélaté à la transferrine et à la lactoferrine.

Facteurs de croissance

En présence d'eau, d'une source d'énergie, d'une source de carbone, d'une source azote et d'éléments minéraux, de nombreuses bactéries sont capables de croître et elles sont qualifiées de prototrophes. Les bactéries auxotrophes nécessitent, en plus, un ou plusieurs facteurs de croissance qu'elles sont incapables de synthétiser.
Un facteur de croissance ne doit pas être confondu avec un métabolite essentiel. Les facteurs de croissance et les métabolites essentiels sont des composés organiques strictement nécessaires à la nutrition. Toutefois, un métabolite essentiel peut être synthétisé par une bactérie alors qu'un facteur de croissance doit être présent dans l'environnement car la bactérie est incapable de le synthétiser. Dans un milieu contenant du glucose, une source d'azote et des sels minéraux une bactérie telle que Escherichia coli est capable de se multiplier alors que ce n'est pas le cas pour Proteus vulgaris. La croissance de Proteus vulgaris exige l'adjonction supplémentaire de nicotinamide. La nicotinamide est indispensable pour la croissance de ces deux espèces, mais contrairement à Proteus vulgaris, Escherichia coli est capable d'en assurer la synthèse. La nicotinamide est un métabolite essentiel pour ces deux espèces, mais elle n'est un facteur de croissance que pour Proteus vulgaris. La notion de facteur de croissance est relative à un genre, à une espèce voire même à une souche.
Les facteurs de croissance sont des bases puriques ou pyrimidiques, des acides gras, des acides aminés, des vitamines (coenzymes, précurseurs de coenzymes, groupements prosthétiques de diverses enzymes) ou diverses composés comme l'hème et ses dérivés.
L'exigence d'une souche pour le facteur X (protoporphyrine) et pour le facteur V (nicotinamide adénine dinucléotide ou nicotinamide adénine dinucléotide phosphate) est un temps essentiel de l'identification des espèces du genre Haemophilus.
Par exemple, Haemophilus felis et Haemophilus parasuis exigent la présence de facteur V, Haemophilushaemoglobinophilus exige le facteur X et Haemophilus influenzae exige à la fois le facteur X et le facteur V. Dans le sang frais, le NAD est souvent intracellulaire et le sang frais contient des inhibiteurs du NAD. Aussi, les meilleurs milieux d'isolement pour les espèces exigeantes en facteur V sont des géloses au sang cuit ("gélose chocolat"), des géloses enrichies en extraits globulaires ou des géloses complémentées en NAD ou en NADP.
Les besoins quantitatifs en facteurs de croissance sont de l'ordre de 10 µg/mL pour les bases puriques ou pyrimidiques, les acides gras ou les acides aminés et de l'ordre de moins de 1 µg/mL pour les vitamines. En ce qui concerne le facteur X, selon les espèces et les souches, les exigences des Haemophilus spp. varient de 0,1 à 200 µg/mL et les exigences en facteur V sont comprises entre 0,2 et 25 µg/mL.
Les besoins en facteur de croissance peuvent parfois être satisfaits par la présence d'une autre bactérie. Ce mécanisme d'interaction métabolique, qualifié de syntrophie, se traduit sur un milieu solide par la présence de colonies satellites (bactérie auxotrophe) se développant au voisinage de la bactérie productrice du facteur de croissance.
Le besoin en facteur V des Haemophilus spp. peut s'étudier en utilisant une gélose dans laquelle on introduit, avant autoclavage, 5 à 10 p. cent de sang. Après autoclavage, le facteur X (thermostable) reste présent alors que le facteur V est détruit. Le facteur V sera alors apporté par une souche de staphylocoques ou d'entérocoques ensemencée selon une strie. La croissance des souches exigeantes en facteur V ne sera alors observée qu'à proximité de la culture de staphylocoques ou d'entérocoques (voir figure1).
La croissance d'une bactérie auxotrophe peut être proportionnelle, dans certaines limites, à la concentration d'un facteur de croissance ce qui permet un dosage des facteurs de croissance par voie microbiologique. Un exemple classique est le dosage microbiologique de la vitamine B12 en utilisant une souche de Lactobacillus leichmannii ou la souche Escherichia coli 113, auxotrophes pour la vitamine B12.
Un anti-métabolite est un analogue structural d'un facteur de croissance, capable d'entrer en compétition avec ce dernier et d'inhiber la croissance d'une souche auxotrophe. Ainsi, le para-aminobenzène sulfanylamide (ou PAS) est une molécule proche de l'acide para-aminobenzoïque (ou PAB) et il peut jouer le rôle d'un anti-métabolite empêchant la croissance des bactéries auxotrophes pour le PAB.

Les différents types nutritionnels ou trophiques

Les bactéries d'intérêt vétérinaire sont principalement des bactéries chimio-organotrophes. Elles sont généralement hétérotrophes et elles peuvent être prototrophes ou auxotrophes.
Les bactéries appartenant à la classe des Chlamydiae et à l'ordre des Rickettsiales tirent leur énergie de la cellule qu'elles parasitent et elles sont qualifiées de paratrophes.

Croissance

Le cycle cellulaire bactérien

Les synthèses permettent aux bactéries de croître en taille et en volume jusqu'à une dimension limite qui conduit généralement à la division cellulaire par scission binaire. Le cycle cellulaire a été particulièrement bien étudié chez Escherichia coli (figure 2).
Dans une culture de Escherichia coli, les cellules bactériennes n'ont pas le même âge et si toutes les cellules ont un diamètre constant il n'en va pas de même pour leur longueur. Les cellules jeunes sont courtes alors que les cellules âgées sont plus longues. En fait, la longueur (et donc le volume) d'une cellule augmente jusqu'à atteindre une valeur critique déclenchant le division. Cette longueur critique, égale à deux fois la longueur d'une cellule nouvellement formée, est appelée la longueur cellulaire unitaire (Lµ). Chez Escherichia coli, Lµ est d'environ 1,6 µm.
Un cycle cellulaire bactérien se décompose en trois étapes : l'initiation (B), la réplication de l'ADN chromosomique (C) et la division cellulaire (D). Ces trois étapes se succèdent au cours du cycle : C ne débute qu'à la fin de la période B et D ne débute que lorsque la réplication de l'ADN chromosomique est terminée.
Durant la période B, on assiste à la synthèse d'ARNm et de protéines nécessaires à l’initiation de la réplication du chromosome. Pendant la période C, l’ADN chromosomique se réplique et, à la fin de cette période, les deux copies du chromosome bactérien migrent chacune, selon un mécanisme actif, vers une des deux futures cellules filles (équipartition). Lorsque le chromosome bactérien s’est entièrement répliqué, l’initiation de la septation est déclenchée. La formation du septum est sous la dépendance d'au moins quatre gènes. Une fois le septum formé, le produit d'un cinquième gène conduit à l'hydrolyse de la double couche de peptidoglycane, puis la membrane externe s’invagine à son tour. Sous l'action d'un nouveau gène, la division sensu stricto a lieu et les cellules filles se séparent.
La durée des étapes C et D ne varie pas avec le taux de croissance. Chez Escherichia coli, C dure environ 40 minutes et D dure environ 20 minutes. En revanche, l'étape d'initiation a une durée variable selon les conditions de culture et elle devient de plus en plus courte quand le temps de génération décroît. Quand le temps nécessaire au doublement du nombre de cellules (G) est égal à 60 minutes, la période B est égale à zéro et lorsque G est inférieur à 60 minutes, la période B prend une valeur négative ce qui revient à dire que la réplication du chromosome bactérien débute avant même que ne soit terminée la réplication du cycle précédent. Plusieurs fourches de réplication de l’ADN chromosomique sont alors présentes dans la cellule bactérienne.
Chez les bactéries à Gram positif, dont la paroi est riche en peptidoglycane, la séparation complète des bactéries filles est sous la dépendance de la concentration en autolysines. Lorsque la culture ne comprend qu'un faible nombre de cellules, les quantités d'autolysines sont faibles et les bactéries filles ne se séparent pas complètement ce qui conduit à la formation de chaînes de cellules. Par contre, lorsque la culture est riche en cellules (notamment au sein d'une colonie), les concentration en autolysines sont fortes, elles agissent sur le peptidoglycane et les cellules filles se séparent complètement. C'est la raison pour laquelle le mode de groupement des bactéries doit s'apprécier sur une culture jeune en milieu liquide et non à partir d'une colonie.
Les espèces des genres Streptococcus, Enterococcus et Lactococcus donnent naissance à des chaînes de coques plus ou moins longues car les cellules se divisent selon un plan équatorial. Les bacilles à Gram positif peuvent donner des chaînes (Bacillus spp.) ou rester grouper par deux en réalisant des formes en V ou en L (Listeria spp.) ou former des groupements rappelant des idéogrammes chinois (Corynebacterium spp.). Des formes en tétrades ou en amas réguliers apparaissent lorsque les bactéries se divisent en même temps selon le même plan équatorial : deux plans pour les tétrades (Aerococcus spp., Tetrasphaera spp., Tetragenococcus spp.), trois plans pour les amas cubiques (Sarcina spp.). Des amas irréguliers sont observés lorsque les bactéries se divisent de manière anarchique (Staphylococcus spp., Macrococcus spp., Micrococcus spp.).
Au sein de la classe des Actinobacteria les bactéries se multiplient exclusivement, préférentiellement, ou occasionnellement, selon un mode qui se rapproche de celui des champignons. Ces bactéries forment des filaments ramifiés ou hyphes dont l'ensemble constitue le mycélium. Le genre le plus représentatif de cette classe est le genre Streptomyces dont le cycle cellulaire peut être résumé de la manière suivante. La cellule bactérienne initiale (ou conidie ou arthrospore) donne naissance à un tube germinatif qui se différencie en un mycélium rampant en surface ou pénétrant dans le substrat. Après une période de croissance, le mycélium se développe verticalement. Ces hyphes aériens vont développer des torsades, tel un tire-bouchon. Leurs parties terminales, après une série de réplications et de migrations du chromosome bactérien, se cloisonnent (formation de septums) et forme autant de jeunes cellules bactériennes que l'on appelle des conidies ou arthrospores par analogie avec les spores fongiques. Après maturation, les hyphes aériens se rompent et libèrent les conidies qui seront à l'origine d'un nouveau cycle. Les arthrospores du genre Dermatophilus possèdent aussi la propriété d’être mobiles La structure mycélienne typique du genre Streptomyces est plus rudimentaire pour les Actinomyces spp. et surtout pour les Mycobacterium spp. qui ne forment jamais d'hyphes aériens.

Moyens d'étude de la croissance

Les techniques permettant l'étude de la croissance sont nombreuses ce qui montre qu'aucune n'est parfaite. Sur un milieu solide, l'étude de la croissance est rendue difficile en raison notamment de l'agrégation des cellules les unes aux autres. En milieu liquide, les cellules sont dispersées (ou si elles sont agrégées, il est possible de les disperser par agitation) ce qui permet des prises d'échantillons. La croissance peut alors être appréciée en se basant sur le nombre de cellules ou sur la masse bactérienne.

Mesure du nombre de cellules

Une numération totale des cellules peut être effectuée au microscope en utilisant des compartiments volumétriques (type hématimètres) ou au moyen de compteurs de particules. Ces deux techniques posent plusieurs problèmes et, notamment, elles ne permettent pas de distinguer facilement les cellules vivantes des cellules mortes.
La technique d'épifluorescence permet en théorie de distinguer les cellules vivantes des cellules mortes. Elle utilise l'acridine orange ou d'autres fluorochromes qui se fixent sur l'ADN. Examinée en lumière ultraviolette, la fixation de l'acridine orange sur un ADN bicaténaire donne une fluorescence verte alors que sa fixation sur un ADN monocaténaire donne une fluorescence rouge. Au microscope à lumière ultraviolette, les bactéries au repos apparaissent vertes alors que les bactéries mortes, mais également les bactéries en multiplication (ouverture de la double chaîne d'ADN lors de sa réplication), apparaissent rouges.
La numération des cellules viables après culture est une technique de référence et d'usage courant (figure 3). Un volume fixe d'une suspension bactérienne parfaitement homogène et de ses dilutions est étalé sur un milieu gélosé ou incorporé à un milieu gélosé en surfusion. Dans ces conditions, seules les cellules viables donnent une colonie. Après incubation réalisée dans des conditions convenables, on compte les colonies bactériennes apparues sur ou dans le milieu de culture. L'analyse est réalisée en triple exemplaires et le comptage est effectuée sur les boîtes renfermant entre 30 et 300 colonies. On ne peut cependant pas être sûr qu'une colonie résulte du développement d'une seule bactérie. En effet, les amas ou les agglomérats bactériens donnent une seule colonie et plusieurs bactéries déposées par hasard à proximité les unes des autres peuvent également donner naissance à une seule colonie. Aussi, les résultats ne sont pas donnés en nombre de cellules mais en unités formant colonies (UFC ou CFU pour colony forming unit).
D'autres techniques de numération, plus simples à mettre en œuvre, sont également utilisées.
v Les systèmes d'ensemencement en spirale font appel à un ensemenceur semi-automatique qui dépose un volume calibré d'un échantillon liquide à la surface d'une gélose placée sur un plateau tournant, en décrivant une spirale d'Archimède. Après incubation, la lecture se fait grâce à des abaques. Cette technique permet de réaliser le dénombrement bactérien d'un échantillon sur une seule et même boîte en supprimant toutes ou partie des dilutions intermédiaires. Cette méthodologie est très utilisée en bactériologie alimentaire et c'est une technique officiellement acceptée.
v Les techniques des lames immergées font appel à une lame en plastique recouverte de milieux gélosés. L'ensemencement est réalisé en plongeant le dispositif dans la suspension bactérienne ou le liquide biologique à examiner. Après incubation, la lecture s'effectue en appréciant la densité des colonies qui est comparée à des abaques fournies par le fabricant. La technique des lames immergées est très utilisée pour la numération des germes contenus dans des échantillons d'urine.
v Les boîtes-contact contiennent un milieu gélosé surélevé. La gélose est appliquée sur des surfaces afin d'évaluer leur contamination. Ces dispositifs sont d'une utilisation courante dans les hôpitaux et les industries.
v La technique des Pétrifilm® fait appel à un double film enduit de nutriments déshydratés, d'un agent gélifiant et d'un indicateur de pH ou de potentiel redox. La suspension bactérienne est déposée entre les deux films et le système est mis à incuber. La lecture consiste à compter les colonies dont l'aspect est variable selon le système utilisé. Pour plus d'informations, voir le site du fabricant : Les tests 3M™ Petrifilm™.

Mesure de la biomasse

De très nombreuses techniques permettent de mesurer la biomasse : détermination du poids sec, mesure de la densité optique, mesure d'un ou de plusieurs constituants cellulaires, mesure de la consommation d'un substrat, mesure des produits d'excrétion, mesure des variations physico-chimiques induites par la croissance, etc.
La mesure de la densité optique est la technique la plus simple, la plus rapide et la plus utilisée. Elle consiste à mesurer la lumière absorbée par une suspension bactérienne à l'aide d'un spectrophotomètre réglé à une longueur d'onde de 650 nm (longueur d'onde pour laquelle l'absorption de la lumière par les constituants cellulaires est la plus faible). Dans des conditions techniques précises, l'absorbance est proportionnelle à la concentration cellulaire. La turbidité étant inversement proportionnelle à la surface de la particule, pour que la turbidité soit une mesure précise de la masse bactérienne, il faut que la surface cellulaire moyenne reste constante au cours de la mesure. Cette situation ne se produit qu'au cours de la phase active de croissance (phase exponentielle, Cf. infra) et toute mesure effectuée sur des cellules au repos est erronée. La mesure de la densité optique a une sensibilité modérée (il faut au moins 107bactéries par mL pour pouvoir mesurer une densité optique), elle est inutilisable avec des milieux très colorés et elle est incapable de différencier les cellules vivantes des cellules mortes.

Les constantes de la croissance

A partir d'une unique cellule, le cycle cellulaire donne naissance à deux cellules filles qui vont chacune donner à leur tour deux autres cellules et ainsi de suite, selon une progression géométrique : 1 cellule ---> 2 cellules ---> 4 cellules ---> 8 cellules ---> 16 cellules ---> 32 cellules ...
Le temps nécessaire au doublement du nombre de cellules ou temps de génération dépend de l'espèce, voire même de la souche et des conditions environnementales. Dans les conditions optimales de culture, le temps de génération ou G est de 13 minutes pour Vibrio parahaemolyticus, de 20 minutes pour Escherichia coli, de 100 minutes pour Lactobacillusacidophilus et de 1000 minutes pour Mycobacterium tuberculosis.
Le nombre de divisions par unité de temps est égal à l'inverse du nombre de génération (1/G). Pour les exemples donnés ci-dessus il est de 4,6 par heure pour Vibrioparahaemolyticus, de 3 par heure pour Escherichia coli, de 0,6 par heure pour Lactobacillus acidophilus et de 0,06 par heure pour Mycobacterium tuberculosis.
Courbe de croissance en milieu non renouvelé
Dans une population bactérienne, toutes les cellules ne se divisent pas de manière synchrone et la croissance s'effectue de façon continue. Dans un milieu non renouvelé, la croissance des bactéries est limitée par l'épuisement du milieu en nutriments. La cinétique de la croissance peut être établie expérimentalement en mesurant les variations de la masse bactérienne (m) en fonction du temps (t) (voir figure 4). La vitesse de croissance dm/dt ou accroissement de masse par unité de temps est proportionnelle à la masse bactérienne présente au temps t. Le coefficient de proportionnalité, désigné par µ, est nommé taux de croissance.
Sur la courbe de croissance six phases peuvent être définies : phase de latence, phase d'accélération, phase de croissance exponentielle, phase de décélération, phase stationnaire et phase de déclin (voir figure 4).

. La phase de latence, durant laquelle la masse reste identique à la masse bactérienne initiale, se caractérise par une valeur de µ égale à zéro. La durée de la phase de latence est très variable et elle dépend à la fois de la nature du milieu ainsi que de la nature et de la taille de l'inoculum bactérien. Un inoculum bactérien prélevé en phase exponentielle de croissance et ensemencé dans un milieu neuf identique se multiplie sans aucune phase de latence. En revanche, si le même inoculum est placé dans un milieu différent on observe une phase de latence liée à l'adaptation des bactéries aux nouveaux substrats (période d'adaptation enzymatique durant laquelle les bactéries synthétisent de nouvelles enzymes leur permettant d'utiliser de nouveaux nutriments).
L'ensemencement d'un inoculum important réduit la durée de la phase de latence par des mécanismes mal connus. On peut supposer qu'un grand nombre de bactéries est apte à neutraliser rapidement un effet toxique du milieu. On peut également expliquer ce phénomène par un simple problème technique de détection de la biomasse qui est plus facile si l'inoculum est déjà important.
L'âge des bactéries a une influence sur la durée de la latence qui peut être très courte lorsque des cellules jeunes sont introduites dans un milieu neuf. En effet, un inoculum âgé peut contenir de nombreuses cellules mortes et les quelques cellules viables devront se diviser de nombreuses fois avant de donner une masse mesurable. De plus, dans un inoculum âgé, les bactéries sont dans un état physiologique peu favorable et il leur faut du temps pour restaurer leurs systèmes enzymatiques mis au repos.

v La phase d'accélération se caractérise par une augmentation de plus en plus rapide de la masse. Le taux de croissance devient supérieur à zéro et il augmente progressivement.

v La phase de croissance exponentielle ne dure que quelques heures. Durant cette phase, la masse augmente de façon exponentielle et µ atteint une valeur maximale et constante. Les bactéries se multiplient sans entrave et elles libèrent des métabolites pouvant avoir un intérêt industriel comme des antibiotiques ou des toxines. La pente de la droite permet de mesurer µ. La valeur de µ dépend des conditions d'environnement comme la température, le pH, la nature et la concentration des nutriments.

v Au cours de la phase de décélération, l'augmentation de la masse bactérienne ralentit et µ diminue progressivement.

v La phase stationnaire peut durer de quelques heures à quelques jours. La masse bactérienne est maximale et constante et µ est égal à zéro. Les bactéries peuvent continuer à se diviser mais le taux de division est alors égal au taux de mortalité. Cette phase résulte d'un épuisement du milieu et de l'accumulation de déchets toxiques. Durant cette phase les bactéries en ayant la capacité peuvent sporuler.

v Au cours de la phase de déclin, les bactéries ne se divisent plus, beaucoup d'entre elles meurent et sont détruites par des autolysines. Dans quelques cas, les bactéries survivantes peuvent amorcer une nouvelle phase de multiplication en utilisant les substances libérées par la lyse des cellules. On parle alors de croissance cryptique.

Phénomène de diauxie

Le phénomène de diauxie, mis en évidence par Monod, se traduit par une courbe de croissance diphasique. Il est observé dans des milieux synthétiques contenant au moins deux sources de carbone et il est lié à un mécanisme de répression catabolique. Par exemple, dans un milieu contenant du glucose et du lactose, certaines espèces vont dans un premier temps utiliser le glucose grâce à des enzymes constitutives. La dégradation du lactose est sous la dépendance d'enzymes inductibles dont l'induction est réprimée en présence de glucose. Lorsque le glucose sera épuisé, les bactéries utiliseront le lactose et donneront une nouvelle phase de croissance exponentielle après un temps de latence intermédiaire.

Cultures continues

Dans un milieu non renouvelé, la phase exponentielle de croissance ne peut durer que quelques heures. Dans un but industriel, il peut être nécessaire de prolonger cette phase en renouvelant constamment le milieu de culture et en éliminant les produits du métabolisme. Les croissances continues sont obtenues à l'aide de turbidostat, de chémostats, de fermenteurs en continu multi-étages ou d'autres dispositifs industriels.

Croissance en milieu solide

La croissance sur la surface d'un milieu solide se traduit soit par une nappe confluente lorsque les bactéries sont déposées en grand nombre soit par l'apparition de colonies lorsque les cellules sont déposées de manière isolée.
Lors de la formation d'une colonie, la croissance conduit d'abord à l'apparition d'une couche monocellulaire et la structure de la microcolonie est bidimensionnelle. La prolifération des bactéries de la périphérie conduit à une extension radiale de la colonie alors que la prolifération des bactéries situées au centre de la colonie est à l'origine de la structure tridimensionnelle due à la poussée vers le haut des cellules résultant de la division bactérienne.
La vitesse de croissance radiale dépend de l’espèce, de la souche et de la richesse du milieu. Sur milieu pauvre, les colonies de Escherichia coli et de Klebsiella pneumoniae croissent de 20 à 25 µm/h lorsque la température est comprise entre 20 et 37 °C. Sur un milieu riche, les colonies de Enterococcus faecalis croissent de 18 à 23 µm/h et celles de Bacillus cereus de 575 µm/h. La hauteur de la colonie est également fonction de l'espèce. Chez Escherichia coli la hauteur augmente durant une quarantaine d'heures puis elle cesse de s'accroître.
Le développement des colonies a des conséquences en ce qui concerne l'accès des bactéries à l'oxygène et aux nutriments. L'oxygène pénètre difficilement dans une colonie bien développée et sa concentration au centre de la colonie peut être faible. Les nutriments diffusent vers le haut à partir de la gélose pour créer un gradient de concentration inverse à celui de l'oxygène.
Pour une bactérie aérobie, toutes les cellules sont en croissance et en multiplication dans une colonie jeune, alors que dans une colonie âgée seules les cellules proches de la surface continuent à se multiplier. En effet, l'absence d'oxygène au centre de la colonie inhibe la multiplication des bactéries qui s'y trouvent.
Pour une espèce aéro-anaérobie, l'oxygène a peu d'influence sur la multiplication et, quel que soit l'âge des colonies, les cellules les plus actives sont celles en contact avec la gélose, zone où la concentration en substrat est la plus élevée.
L'aspect des colonies est un critère important de l'identification d'une bactérie. Les colonies se caractérisent par leur vitesse d'apparition, leur taille, leur aspect (colonies lisses ou S pour smooth, colonies rugueuses ou R pour rough, colonies muqueuses ou M, colonies brillantes ou mates, colonies à bord régulier ou irrégulier, colonies plates ou surélevées ou ayant un aspect en œuf sur la plat, colonies pigmentées ou non pigmentées, etc.), leur odeur (odeur de seringa pour Pseudomonas aeruginosa, odeur de terre mouillée pour Burkholderiapseusomallei, etc.), leur texture, leur caractère hémolytique sur une gélose au sang, leur adhérence ou non à la gélose, etc.
Les bactéries viables mais non cultivables (VNC ou VBNC pour viable but nonculturable)
En dépit de l'existence de très nombreux milieux de culture, seule une infime proportion de bactéries peut être cultivées in vitro. On estime que les pourcentages de bactéries cultivables sont de 0,25 pour les espèces vivant en eau douce, de 0,3 pour les bactéries du sol et 0,1 à 1 pour les espèces colonisant l'homme ou les animaux. Actuellement de nombreuses bactéries ne sont connues que par les séquences de leurs ARNr 16S. La catégorie Candidatus a été proposée en 1994 pour accueillir des bactéries non cultivables mais pour lesquelles on dispose, outre la séquence de leurs ARNr, d'informations concernant leur habitat, leur structure, leur métabolisme etc. Plusieurs études montrent que des bactéries à Gram négatif ou à Gram positif, telles que Vibrio cholerae, Vibrio vulnificus, Mycobacterium tuberculosis, Campylobacter jejuni,Helicobacter pylori ou Escherichia coli, ont la possibilité d'entrer dans un état viable mais non cultivable. Les bactéries restent vivantes, elles ont une activité métabolique réduite, leur taille est souvent réduite, elles ont souvent une forme ovoïde, elles présentent des modifications structurales de leur membrane cytoplasmique, elles synthétisent de nouvelles protéines et elles sont incapables de croître in vitro. L'état viable mais non cultivable serait génétiquement programmé et permettrait à une bactérie de survivre dans des conditions qui lui sont hostiles. L'état VNC présente une importance majeure en clinique car les bactéries viables mais non cultivables sont capables de retrouver leur virulence après infection de l'homme ou de l'animal. Des bactéries VNC pourraient être responsables d'infections ou responsables de la résurgence d'infections observées chez des individus considérés comme guéris depuis plusieurs années. Ainsi, les otites moyennes chroniques résistantes aux antibiotiques ne semblent pas dues à une réponse inflammatoire comme on l'a longtemps cru mais elles seraient dues à la présence de VNC résistantes aux antibiotiques. Des cas de tuberculose observés chez des individus guéris seraient dus à une "résurrection" de mycobactéries VNC.

Les biofilms

Dans leur habitat naturel, les bactéries vivent le plus souvent attachés à des supports et leur mode vie est sessile (par opposition au mode de vie planctonique ou vie à l'état libre observée dans des milieux liquides). Les bactéries sessiles forment des colonies qui se recouvrent de polymères organiques et qui tendent à s'associer en communauté. Elles forment alors des biofilms que l'on retrouve dans les canalisations, à la surface des roches immergées d'une rivière, à la surface des muqueuses, sur les dents (plaque dentaire), sur les prothèses, sur divers matériels médicaux (cathéter, valve cardiaque), etc. Au sein des biofilms, les bactéries sont soumises à des phases d'abondance et de restriction nutritionnelles, mais elles sont protégées vis-à-vis des facteurs environnementaux défavorables (dessiccation, parasitisme par les bactériophages ou les Bdellovibrio spp., présence d'antibiotiques, présence d'antiseptiques ou de désinfectants).
Facteurs physico-chimiques intervenant dans la croissance bactérienne
L'utilisation des nutriments par les bactéries dépend des conditions d'environnement susceptibles d'inhiber ou de favoriser le développement bactérien.

Température

La température influence la multiplication et le métabolisme. Selon leur température optimale de croissance, on distingue schématiquement diverses catégories de bactéries.

v Les bactéries mésophiles préfèrent une température moyenne comprise entre 20 et 40 °C.

v Les psychrotrophes ont une température optimale de multiplication de 20 à 25 °C, mais elles peuvent également cultiver à 0 °C.

v Les bactéries psychrophiles ont une température optimale de croissance située aux environs de 10 °C, mais elles peuvent cultiver à 0°C.

v Les cryophiles peuvent se développer à des températures négatives. Par exemple, Trichococcus patagoniensis, isolé en Patagonie des fèces de pingouins, cultive à - 5 °C.

v Les thermotrophes se développent à 50 °C, mais leur température optimale de croissance est comprise entre 30 et 40 °C.

v Les thermophiles se multiplient préférentiellement entre 45 et 55°C.

v Les hyperthermophiles ont une température optimale de croissance supérieure ou égale à 70 °C. Methanothermus sociabilis cultive à 97°C, Pyrobaculum islandicum cultive à 100 °C, Pyrococcus furiosus a une température optimale de croissance de 100 °C, Pyrodictium occultum a une température optimale de croissance de 105°C, Methanopyrus kandlericultive à 110 °C et le record semble être détenu par Pyrolobus fumarii apte à se multiplier à 113 °C.
Les bactéries constituant les flores bactériennes des mammifères ainsi que les bactéries pathogènes pour les mammifères et les oiseaux sont des bactéries mésophiles. Les bactéries psychrotrophes et psychrophiles jouent un rôle important car elles peuvent contaminer et altérer des produits biologiques (sang et dérivés du sang) ainsi que des aliments conservés à basse température.

pH

La majorité des bactéries se multiplient préférentiellement à des pH voisins de la neutralité (6,5 à 7,5), mais elles sont capables de croître dans une large gamme de pH. Par exemple,Escherichia coli peut se multiplier pour des pH compris entre 4,4 et 9,0.
Certaines bactéries qualifiées de acidophiles préfèrent un pH acide. C'est le cas des lactobacilles dont le pH optimal est de 6. Parmi les bactéries n'ayant pas d'intérêt en biologie vétérinaire, on peut citer Thermoplasma acidophilum dont le pH optimal est compris entre 0,8 et 3 et Thiobacillus thiooxidans dont le pH optimal de croissance est de 2 et qui peut se multiplier à un pH de 0. Inversement, les bactéries basophiles (ou alcalophiles) préfèrent des pH alcalins. Ainsi, le pH optimal est de 9 pour la multiplication de Vibrio cholerae, il est compris entre 8,5 et 9,5 pour Exiguobacterium aurantiacum et Alkaliphilus transvaalensis est capable de croître à un pH de 12,5.
Au cours des cultures, le métabolisme bactérien engendre des composés acides ou basiques qui seraient susceptibles d'entraver la multiplication bactérienne. Pour éviter ces variations de pH, les milieux de culture sont tamponnés, le plus souvent en utilisant des tampons phosphates.

Pression

Les bactéries barophiles (du grec baros, poids, pesanteur) ou piézophiles (du grec piezein, presser) se caractérisent par le fait que leur croissance est favorisée par une incubation dans une atmosphère dont la pression est supérieure à la pression atmosphérique.
La plupart des bactéries barophiles actuellement caractérisées appartiennent à la classe des Gammaproteobacteria et elles se recrutent principalement au sein des genres Colwellia (Colwellia hadaliensis), Moritella (Moritella abyssi, Moritella japonica, Moritella profunda et Moritella yayanosii), Photobacterium (Photobacterium profundum),Psychromonas (Psychromonas kaikoae, Psychromonas profunda) et Shewanella (Shewanella benthica et Shewanella violacea). Parmi ces espèces, Colwellia hadaliensis, Moritella yayanosii et Psychromonas kaikoae sont strictement barophiles et leur culture doit obligatoirement être réalisée avec une pression supérieure à la pression atmosphérique.
Des bactéries barophiles, n'appartenant pas à la classe des Proteobacteria ont toutefois été caractérisées. C'est le cas par exemple de Thermococcus barophilus et de Marinitogapiezophila.

Pression osmotique

Les bactéries, à l'exception des Mycoplasmatales, sont peu sensibles aux variations de pression osmotique car elles sont protégées par leur paroi. Toutefois, certaines espèces marines sont adaptées à des milieux contenant environ 35 g de NaCl par litre.
Selon leur sensibilité à la pression osmotique, on distingue trois groupes de bactéries.
v Les bactéries non-halophiles capables de croître dans des milieux dont la concentration en NaCl est inférieure à 0,2 M.
v Les espèces halophiles ne pouvant croître que dans des milieux contenant des concentrations en NaCl supérieures à 0,2 M pour les moins halophiles (Cobetia marina) à 5,2 M pour les plus halophiles (Halococcus morrhuae, Halobacterium salinarum, Halorubrum sodomens).
v Les espèces halotolérantes comme les Staphylococcus spp., les Listeria spp. ou les Lactobacillus spp.
La conservation des aliments comme les salaisons ou les confitures fait appel à une augmentation de la pression osmotique. Ces procédés ancestraux de conservation ont recours à l'addition de sel ou de sucre qui limitent la croissance de nombreuses bactéries. Seules les bactéries osmophiles se multiplient en présence de fortes concentrations de sucre et seules les bactéries halophiles se multiplient en présence de fortes concentrations de sel.

Oxygène

C'est vis-à-vis de l'oxygène que les exigences gazeuses des bactéries sont précises.
v Lors de leur métabolisme énergétique certaines bactéries utilisent l'oxygène moléculaire comme accepteur final d'électrons. Ces bactéries ont obligatoirement besoin d'oxygène libre et elles sont qualifiées d'aérobies.
v Au contraire, les bactéries anaérobies ne peuvent se multiplier et survivre qu'en l'absence d'oxygène. Ce sont des bactéries qui ne possèdent ni catalase ni peroxydase ni superoxyde dismutase et qui sont donc incapables de détoxifier les composés formés lors de réactions d'oxydation (comme l'eau oxygénée ou l'ion superoxyde).
v Les bactéries aéro-anaérobies peuvent croître aussi bien en présence qu'en absence d'oxygène.
v Les bactéries anaérobies-aérotolérantes tolèrent l'oxygène mais leur croissance est meilleure en anaérobiose.
v Les bactéries micro-aérophiles ont besoin d'oxygène, mais elles ne supportent pas une tension en oxygène équivalente à celle de l'air et elles ne peuvent se multiplier qu'en présence d'une faible tension d'oxygène.
La mise en évidence du type respiratoire est schématisée dans la figure 5.
La culture des bactéries aérobies ou aéro-anaérobies ou anaérobies-aérotolérantes ne présente pas de difficultés particulières car l'incubation peut être réalisée dans l'atmosphère ambiante. En revanche la culture des bactéries anaérobies et micro-aérophiles nécessitent une incubation dans une atmosphère dépourvue d'oxygène (bactéries anaérobies) ou appauvrie en oxygène (bactéries micro-aérophiles).
L'utilisation de chambres anaérobies est réservée à des laboratoires spécialisés. Un laboratoire de diagnostic non spécialisé, fera généralement appel à l'utilisation de jarres anaérobies qui sont des récipients en polycarbonate ou en alliage métallique pouvant contenir 10 à 30 boîtes de Pétri. Selon le type de jarre, deux grandes modalités d'utilisation sont possibles. La première, appelée la technique d'évacuation-remplacement, consiste à faire le vide dans la jarre puis à la remplir avec un mélange gazeux dépourvu d'oxygène et contenant du dioxyde de carbone souvent nécessaire à la croissance des anaérobies. Par exemple, on utilisera un mélange à trois gaz : H2: CO2: N2: = 5:15:80 (ou 5:5:90). L'opération sera répétée trois fois ce qui permet d'obtenir rapidement une anaérobiose de bonne qualité. La deuxième modalité, de mise en œuvre plus facile, consiste à utiliser des systèmes générateurs de gaz commercialisés. On place dans une jarre les boîtes de Pétri, un catalyseur ainsi qu'un sachet contenant un mélange de bicarbonate de sodium, d'acide tartrique et d'hydrure de carbone. Au moment de l'emploi le sachet est ouvert et additionné d'eau et la jarre est fermée le plus rapidement possible. Il se produit un dégagement de CO2 et d'H2 qui élimine l'oxygène en présence d'un catalyseur. L'inconvénient du système tient au temps nécessaire à l'obtention de l'anaérobiose et une concentration en oxygène inférieure à 0,2 p. cent n'est obtenu que 210 minutes après la fermeture de la jarre.
Les milieux utilisés pour la culture des bactéries anaérobies sont soit des milieux pré-réduits soit des milieux fraîchement préparés (ou désaérés par ébullition à 100 °C durant 20 minutes) et contenant un agent réducteur tel que du thioglycolate de sodium, du glutathion, du chlorure de palladium, etc.
Des systèmes comparables sont utilisés pour réaliser une atmosphère micro-aérophile. Dans la technique d'évacuation-remplacement on utilise le plus souvent un mélange de quatre gaz CO2: N2: O2: H2 = 5:88:5:2. On peut également utiliser des jarres avec des systèmes générateurs de gaz à condition d'enlever le catalyseur.

Milieux de culture

De très nombreux milieux de culture sont utilisés en bactériologie et ils peuvent être classés selon de nombreux critères, mais toutes les classifications se recoupent. Seules les classifications basées sur la consistance, sur la composition et sur l'utilisation seront brièvement envisagées ci-dessous.

Classification selon la consistance

D'après leur consistance on distingue les milieux liquides ou bouillons et les milieux solides.
Les milieux solides ont permis un progrès décisif en bactériologie car ils permettent la croissance des bactéries en colonies isolées et donc leur séparation et leur purification. En 1881 Koch utilisa la gélatine pour solidifier les milieux. La gélatine présentait cependant deux inconvénients : elle fond aux alentours de 25 °C et elle est liquéfiée par de nombreuses bactéries. Ultérieurement Hesse proposa de remplacer la gélatine par la gélose ou agar-agar. La gélose, extraite d'algues, est un polyoside qui possède la propriété de fixer une grande quantité d'eau (jusqu'à 500 fois son poids). Elle est soluble dans l'eau à 100 °C et elle reste en surfusion jusqu'à 40 °C, température à laquelle elle se gélifie. Une fois gélifiée, il faudra la chauffer à nouveau à 100 °C pour obtenir sa liquéfaction. Cela signifie qu'au cours d'une incubation, généralement effectuée à des températures variant de 20 à 45 °C pour les bactéries d'intérêt vétérinaires, la gélose restera solide. Lorsque la gélose est en surfusion, par exemple aux alentours de 45 °C, on peut lui ajouter des produits biologiques comme du sang, du sérum ou du lait, sans que ces produits biologiques soient altérés par la chaleur. Enfin la gélose présente deux autres avantages : elle n'est que rarement attaquée par les bactéries d'intérêt vétérinaire et elle est transparente ce qui permet une observation aisée des colonies.

Classification selon la composition

Les milieux de culture doivent contenir quantitativement et qualitativement les nutriments exigés pour la croissance et l'entretien des bactéries. Leur pH est généralement compris entre 7 et 7,6, leur isotonie correspond généralement à une solution de NaCl à 9 p. 1000 et leur taux d'humidité doit être suffisant pour permettre la croissance de la grande majorité des bactéries.
Les milieux naturels ou empiriques, très utilisés, sont préparés à partir de constituants d'origine animale (macérations ou décoctions de tissus, peptones, œuf, gélatine, lait, ...) ou d'origine végétale (pomme de terre, levure, soja, ...). Leur composition n'est pas parfaitement définie et, pour un même milieu, elle peut varier d'un lot à un autre.
v Les macérations et les décoctions sont obtenues en laissant séjourner dans l'eau des tissus tels que du muscle, du foie ou de la cervelle. Au bout de quelques heures on récupère une solution riche en sels minéraux, en vitamines hydrosolubles, en protéines peu dégradées et en glucides. L'extraction aqueuse peut s'effectuer à froid et on parle de macération ou s'effectuer à chaud (100 °C) et on parle de décoction. Ces macérations et décoctions sont commercialisées sous le nom d'extraits de viande.
v Les peptones occupent une place très importante dans la préparation des milieux de culture. Ce sont des mélanges de composés solubles dans l'eau et résultant de l'action d'enzymes protéolytiques sur diverses protéines. Leur classification repose sur la nature de l'enzyme protéolytique (peptones pepsiques, pancréatiques, trypsiques, papaïniques, etc.) et sur l'origine des protéines (peptones de viande, de caséine, de gélatine, de soja, etc.). Pour désigner une peptone il faut donc indiquer le nom de l'enzyme et celui de la protéine. Par exemple, on parlera de peptone pancréatique de viande, de peptone trypsique de cœur, etc. La composition des peptones est très variable. Ainsi, les peptones pepsiques contiennent des polypeptides complexes dépourvus d'acides aminés libres et ce sont donc des produits très peu dégradés. Inversement les peptones pancréatiques renferment des polypeptides simples avec une forte proportion d'acides aminés libres.
Deux exemples de milieux naturels sont donnés ci-dessous.
v Gélose nutritive : macération de viande (1 litre), peptone trypsique (15 g), NaCl (5 g), agar-agar (15 à 20 g).
v Gélose trypticase-soja : peptone trypsique de caséine (15 g/L), peptone papaïnique de soja (5 g/L), NaCl (5 g/L), gélose (15 g/L).

Les milieux synthétiques ont une composition parfaitement définie. Ils sont constitués de corps purs chimiquement définis et dissous dans de l'eau distillée en proportions déterminées. C'est le cas par exemple du milieu urée-indole dont la composition est la suivante : L-tryptophane (0,3 g), KH2PO4 (0,1 g), K2HPO4 (0,1 g), NaCl (0,5 g), urée (2 g), alcool à 95 (1 mL), rouge de phénol à 1 p. cent (0,25 mL), eau distillée (100 mL).

Les milieux semi-synthétiques contiennent des substances chimiques pures en proportions déterminées et des produits d'origine naturelle. La plupart des milieux actuellement commercialisés sont des milieux semi-synthétiques. Par exemple, la gélose lactosée au bromocrésol pourpre (BCP) contient (en grammes par litre d'eau distillée) 5 g de peptone, 3 g d'extraits de viande, 10 g de lactose, 15 g d'agar-agar et 0,025 g de pourpre de bromocrésol.

Classification selon l'utilisation

La classification d'après l'utilisation permet de distinguer quatre grands types de milieux.
Les milieux usuels ou de base d'un emploi aussi général que possible. Il convient cependant de remarquer qu'aucun milieu n'est apte à assurer la croissance de toutes les bactéries.
Les milieux d'isolement qui peuvent être des milieux usuels, des milieux enrichis (avec du sang, du sérum, ...), des milieux électifs ou d'enrichissement permettant la culture abondante et rapide de certaines bactéries alors que la majorité des espèces s'y développent lentement et des milieux sélectifs permettant la croissance d'une ou de quelques espèces alors que la multiplication de la majorité des autres espèces est entravée. Un effet sélectif est obtenu en jouant sur les facteurs physico-chimiques (pH, pression osmotique) ou par l'utilisation d'agents bactériostatiques ou bactéricides (colorants, antibiotiques).
Les milieux d'enrichissement et les milieux sélectifs sont actuellement très nombreux et ils permettent d'isoler une ou quelques espèces bactériennes même au sein d'une flore complexe.
Les milieux d'identification qui permettent la mise en évidence des caractères biochimiques des bactéries et de résoudre les problèmes d'identification différentielle.
Les milieux de conservation qui sont des milieux pauvres au sein desquels les bactéries survivent dans un état de vie ralentie.

Conclusion

L'étude de la nutrition et de la croissance bactérienne est riche d'applications :
Elle permet de définir les paramètres assurant une culture optimale des bactéries (atmosphère gazeuse, température, pression, etc.).
Elle permet la confection de milieux servant à cultiver, à isoler et à identifier les bactéries ainsi qu'à étudier leur sensibilité aux antibiotiques.
Dans l'industrie, elle permet de fabriquer des denrées alimentaires (vinaigres, yaourts, laits fermentés, choucroutes, ...), d'obtenir des substances d'origine bactérienne (toxines, certains antibiotiques, certains insecticides, protéines recombinantes) et d'obtenir des cellules bactériennes en grand nombre en vue de la préparation de vaccins ou de réactifs (antigènes utilisables dans le diagnostic).
Elle permet de réaliser des contrôles de stérilité (mesure de l'inactivation des bactéries après stérilisation) ou de densité bactérienne (contrôles de la qualité de l'air, contrôles des surfaces) ou le contrôle des denrées alimentaires et d’eaux de boisson (recherche de bactéries responsables de toxi-infections alimentaires, recherche de bactéries responsables d'altérations, recherche de bactéries signant une contamination fécale).
Elle permet la mise au point de méthodes permettant de limiter la croissance bactérienne dans les aliments ou diverses substances biologiques (action du froid, de la chaleur, de l'acidité, de la salinité, de l'atmosphère gazeuse, etc.).

TAYLORELLA

Systématique et importance

Le genre Taylorella est classé dans la famille des Alcaligenaceae (ordre des Burkholderiales, classe des Betaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Le genre Taylorella comprend deux espèces (voir Taylorella in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature) dont seule Taylorella equigenitalis est importante en médecine vétérinaire car elle est l'agent de la métrite contagieuse des équidés. Avant 1984, Taylorella equigenitalis était appelée Haemophilus equigenitalis.

Principaux caractères bactériologiques

Taylorella equigenitalis se présente sous la forme d’un bacille ou d’un coccobacille à Gram négatif, de 1,5 mm de longueur sur 0,7 mm de diamètre, donnant parfois dans les vieilles cultures des formes filamenteuses de 5 à 6 mm de longueur, immobile, non sporulé et présentant des pili qui pourraient être des facteurs d’attachement aux cellules épithéliales.
Taylorella equigenitalis est micro-aérophile, sa culture nécessite 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone, une température comprise entre 30 et 42 °C et une humidité relative. La croissance n’est pas obtenue sur les milieux ordinaires, elle est extrêmement faible sur gélose au sang et elle n’est pas stimulée par la présence du facteur X et/ou V. Les conditions optimales de culture sont représentées par l’utilisation d’une gélose chocolat incubée à 37 °C dans une atmosphère contenant au moins 70 p. cent d’humidité et 7 p. cent de dioxyde de carbone.
Les colonies ne sont pas visibles à l’œil nu avant 48 ou 72 heures et, lors de l’isolement, certaines souches ne donnent une culture qu’après 5 voire même 13 jours d’incubation. Après 48 heures d’incubation, les colonies sont rondes, convexes, lisses, brillantes, à bord régulier, légèrement grisâtres et d’une taille de 0,5 à 2 mm. Après 72 heures d’incubation, les colonies s’aplatissent et leur centre devient plus opaque. La taille des colonies augmente régulièrement pour atteindre 7 à 10 mm après 10 jours d’incubation. Les souches qui ne poussent qu’après 5 jours d’incubation, donnent des colonies d’un diamètre de 0,15 mm et leur taille n’excède pas 0,25 mm après 10 jours.
Taylorella equigenitalis possède une catalase, une cytochrome oxydase, une phosphatase alcaline et une phosphatase acide, mais les autres caractères biochimiques sont fréquemment négatifs .

Habitat et pouvoir pathogène

La métrite contagieuse des équidés est une infection sexuellement transmissible ou transmise à la faveur d’explorations gynécologiques effectuées dans des conditions d’hygiène insuffisantes ou par l’intermédiaire du matériel de contention utilisé lors des saillies. Le germe a été mis en évidence chez des bovins par une technique de PCR, mais seuls les équidés semblent susceptibles d’exprimer des signes cliniques. La maladie a été initialement décrite en Angleterre puis diagnostiquée ultérieurement aux États Unis, au Japon en Australie et en Europe (Allemagne, Belgique, France, Hollande, Irlande, Italie, Suisse, ...). La métrite contagieuse des équidés est inscrite sur la liste B de l'OIE (maladies de la liste B de l'Office International des Epizooties). En France, depuis le décret du 17 février 2006, la métrite contagieuse n'est plus une maladie réputée contagieuse mais elle reste une maladie à déclaration obligatoire.
Le mâle est un simple porteur de germes (fourreau, fosse urétrale, urètre, liquide pré-éjaculatoire, sperme) et seule la jument exprime des signes cliniques. La forme aiguë se traduit par une endométrite avec apparition, dans les 2 à 4 jours suivant le contact infectant, d’écoulements vaginaux et utérins abondants qui s’estompent progressivement pour disparaître spontanément en 15 à 20 jours. Actuellement, cette forme aiguë classique est moins fréquente et laisse la place à des formes chroniques, plus frustres et d’évolution insidieuse. Taylorella equigenitalis n’est qu’exceptionnellement responsable d’avortements et les juments gravides infectées donnent généralement naissance à des poulains en bonne santé. L’infection reste localisée aux muqueuses génitales, elle ne provoque pas de mortalité, elle n’altère pas l’état général des animaux mais elle a des répercussions économiques importantes car elle provoque une baisse ultérieure de la fécondité et elle constitue une entrave aux échanges commerciaux.

Diagnostic bactériologique

La réalisation du prélèvement et les modalités du diagnostic de laboratoire sont réglementées. Les principales dispositions sont résumées ci-dessous.
Réalisation du prélèvement :
- Les prélèvements sont réalisés par un vétérinaire sanitaire ayant suivi une formation spécialisée.
- Le matériel, les modalités pratiques et les sites de prélèvement sont codifiés.
- Les prélèvements sont ensemencés sur place dans les 10 minutes suivant leur réalisation ou placés dans un milieu de transport (AMIES-charbon) et ils doivent alors parvenir au laboratoire dans les 24 heures. Les échantillons qui parviennent au laboratoire dans d’autres milieux de transport ou dans un délai supérieur à 24 h ne peuvent être acceptés.
- Les prélèvements sont accompagnés d’une fiche de commémoratifs d’un modèle officiel.
Diagnostic de laboratoire :
- Les analyses sont effectuées par des laboratoires agréés.
- La méthode de diagnostic est codifiée par un laboratoire de référence et le Comité Français d’Accréditation (COFRAC) a publié un texte de référence (texte de référence BA 240 édité par le CNEVA) détaillant les techniques à mettre en œuvre. En France, seuls l’isolement et l’identification sont officiellement agréés pour le diagnostic et le dépistage des animaux porteurs. Quelques informations sur les modalités de ce diagnostic sont données dans la fichier Taylorella equigenitalis in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
- Les laboratoires s’engagent à communiquer le jour même tous les résultats d’analyses au Directeur des services vétérinaires du lieu de stationnement de l’animal.
Le diagnostic bactériologique de Taylorella equigenitalis est long et parfois aléatoire aussi, il convient de multiplier les sites de prélèvements et de répéter les examens. Cette recherche est également difficile lorsque le nombre de bactéries est faible et que le prélèvement contient une flore annexe importante. Pour toutes ces raisons, une technique d’immunofluorescence indirecte, mise en œuvre directement sur les prélèvements, a été mise au point. Les antisérums de lapins hyperimmunisés montrent une très bonne spécificité. Cette technique est rapide (24 heures), plus sensible que la culture mais elle nécessite une grande attention au moment de la lecture.
La PCR, mise en œuvre sur les prélèvements se révèle moins sensible qu’un test PCR effectué sur des cultures. Cette dernière technique est très sensible, elle permet de donner un résultat en 3 jours et elle pourrait être utilisée en routine.

Sensibilité aux antibiotiques

Les souches de Taylorella equigenitalis sont résistantes à la clindamycine, à la lincomycine et au métronidazole, elles présentent une sensibilité variable à la colistine, à la streptomycine, au sulfaméthoxazole ou au triméthoprime mais, elles sont sensibles à de nombreux autres antibiotiques : pénicilline, ampicilline, céfalotine, gentamicine, kanamycine, néomycine, chloramphénicol, tétracycline, érythromycine, acide nalidixique, bacitracine...
En pratique, pour éviter un traitement mal conduit, celui-ci est étroitement réglementé et ses modalités ainsi que son contrôle sont variables selon les animaux (étalon ou jument).

Prophylaxie

Il n’existe pas de vaccin apte à prévenir l’infection et la prophylaxie repose exclusivement sur des mesures sanitaires (dépistage obligatoire des étalons livrés à la monte publique, mise en place d’un contrôle sanitaire officiel des établissements étalonniers et des juments, ...).

Systématique

Pendant plus de cent ans, les spirochètes ont été rapprochés des protozoaires (notamment du genre Trypanosoma) mais, dans les années 1950, la microscopie électronique a révélé l'absence de membrane nucléaire ce qui démontrait que ces micro-organismes étaient bien des procaryotes.
Les principaux critères permettant de placer une bactérie au sein de l'ordre des Spirochaetales sont la morphologie, l'ultra structure et la mobilité particulières de ces procaryotes (Cf.infra). Plus récemment, l'étude des séquences des ARNr a corroboré les critères phénotypiques et a montré que les spirochètes constituent l'un des 24 phyllums du domaine (ou empire) des Bacteria (ou Eubacteria).
L'ordre des Spirochaetales (classe des Spirochaetes, division ou phylum des "Spirochaetes", domaine ou empire des "Bacteria") est subdivisé en 3 familles : les Spirochaetaceae, lesLeptospiraceae et les "Brachyspiraceae". Les principaux genres d'intérêt vétérinaire sont les suivants : . famille des Spirochaetaceae : genres Borrelia et Treponema ; . famille des Leptospiraceae : genre Leptospira ; . famille des "Brachyspiraceae" : genre Brachyspira.

Caractères bactériologiques

Les spirochètes se caractérisent par leur morphologie hélicoïdale et par leur structure. En ce qui concerne la structure, de l'extérieur vers l'intérieur, on trouve une enveloppe externe (comparable à la membrane externe des bactéries à Gram négatif mais moins rigide que cette dernière), une fine couche de peptidoglycane étroitement associée à la membrane cytoplasmique et le cylindre protoplasmique constitué par la membrane cytoplasmique, le cytoplasme et l'appareil nucléaire. Ce sont des bactéries mobiles grâce à la présence de flagelles internes (endoflagelles ou flagelles périplasmiques), insérés en nombre égal à chacune des extrémités de la cellules, cheminant entre l'enveloppe externe et le peptidoglycane en direction de l'extrémité opposée et pouvant éventuellement se chevaucher au centre de la cellule. Les endoflagelles sont variables en nombre selon les espèces (de 2 à plus de 200 pour les critispires) mais ils confèrent aux spirochètes une mobilité particulière avec des mouvements de reptation, de rotation autour de l'axe longitudinal, de flexion et de translation qui leur permettent de se déplacer même dans un environnement visqueux.
Chez certaines espèces, la structure du génome peut être très particulière : chromosome linéaire chez les Borrelia, présence de deux chromosomes circulaires chez certains leptospires, co-existence de plasmides linéaires et circulaires chez les Borrelia, organisation particulière des gènes codant pour les ARNr (ces gènes sont présents en 1 ou 2 exemplaires et ils sont souvent éparpillés sur le chromosome au lieu d'être groupés en opérons).
La culture in vitro n'a pas été obtenue pour toutes les espèces et, quand elle est possible, elle est toujours lente et nécessite des milieux spéciaux.
La famille des Spirochaetaceae se caractérise par . des cellules dont le diamètre varie de 0,1 à 3,0 mm de diamètre et dont les extrémités ne sont pas recourbées en crochets ; . des flagelles qui se chevauchent au centre de la cellule ; . un type respiratoire anaérobie, aéro-anaérobie ou micro-aérophile.
La famille des Leptospiraceae se caractérise par . des cellules dont le diamètre est de 0,1 à 0,2 mm et dont les extrémités sont recourbées en crochets ; . la présence de 2 flagelles (un à chacune des extrémités de la cellule) qui généralement ne se chevauchent pas au centre de la cellule ; . un type respiratoire aérobie.
La famille des "Brachyspiraceae" se caractérise par . des cellules dont le diamètre est de 0,2 à 0,5 mm ; . la présence de 8 à 30 flagelles ; . un type respiratoire anaérobie.

Habitat et pouvoir pathogène

L'habitat des spirochètes est très divers : certains sont retrouvés libres dans l'environnement, d'autres sont des saprophytes et d'autres sont pathogènes pour l'homme et/ou les animaux.
Dans la famille des Spirochaetaceae, les espèces du genre Treponema sont soit saprophytes soit pathogènes pour l'homme et diverses espèces animales et les espèces du genreBorrelia, transmises par des arthropodes, sont pathogènes pour l'homme et/ou les animaux.
Dans la famille des Leptospiraceae, les souches du genre Leptospira sont soit saprophytes soit pathogènes pour l'homme et les animaux.Les espèces de la famille des "Brachyspiraceae" sont soit saprophytes soit pathogènes pour l'homme et diverses espèces animales.

RHODOCOCCUS

Systématique

Le genre Rhodococcus est placé dans la famille des Nocardiaceae (sous-ordre des Corynebacterineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe desActinobacteria, division ou phylum des "Actinobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Le genre Rhodococcus compte de nombreuses espèces (voir Rhodococcus in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature), mais seul Rhodococcus equi est important en médecine vétérinaire. Rhodococcus equi peut également être appelé Corynebacterium equi. Toutefois, cette bactérie présente tous les caractères bactériologiques du genre Rhodococcus et la très grande majorité des auteurs utilise la nomenclature de Rhodococcus equi.

Caractères bactériologiques

Les Rhodococcus spp. sont des bactéries à Gram positif ou à Gram variable, partiellement acido-résistantes (présence d'acides mycoliques dans la paroi), aérobies, catalase positive, à métabolisme oxydatif. Au cours de la croissance, ces bactéries présentent un véritable cycle morphologique : des formes coccobacillaires donnent naissance à de courts bacilles puis à des filaments plus ou moins ramifiés qui par fragmentation redonnent des coccobacilles ou de petits bacilles. Chez certaines espèces, il se forme même des hyphes aériens visibles au microscope.
Outre les caractères du genre Rhodococcus, Rhodococcus equi est un bacille ou un court bacille, capsulé (le matériel capsulaire est synthétisé en grande quantité à tel point qu’il peut tomber dans le couvercle d’une boîte de Pétri lors de l’incubation), ne présentant de courtes ramifications que lors des premiers stades de la croissance. Rhodococcus equi présente un test de CAMP positif vis-à-vis d’une souche de Staphylococcus aureus bêta hémolytique (la positivité de ce test repose sur la synthèse d’enzymes désignées sous le terme de "equi facteur" et qui correspondent à une phospholipase C et à une cholestérol oxydase).
La température optimale de croissance est de 30 °C mais la culture est pratiquement aussi abondante sur les milieux incubés à 37 °C. Après 24 heures de culture en aérobiose sur milieux ordinaires ou sur gélose au sang de mouton, les colonies sont rondes, muqueuses ou très muqueuses, filantes, non hémolytiques et elles se pigmentent en orange ou en rose saumon après 48-96 heures d'incubation. Sur gélose contenant 5 p. cent d'érythrocytes de lapin, les colonies s'entourent d'une zone d'hémolyse bêta.

Habitat et pouvoir pathogène

Rhodococcus equi est présent dans le sol et dans les fèces de nombreuses espèces animales (bovins, chats, chèvres, chevaux, chiens, daims, lapins, moutons, opossums, pigeons, poules, porcs...). Le portage est particulièrement important dans l'intestin des chevaux notamment dans l’intestin des poulains chez lesquels le développement insuffisant de la flore anaérobie favorise la multiplication. Le germe survit dans le sol et il peut se multiplier dans les excréments. Cette contamination du milieu extérieur semble proportionnelle à la densité des équidés et elle est très importante dans les élevages entretenant des chevaux depuis de nombreuses années. Rhodococcus equi est pathogène pour de nombreuses espèces animales et pour l'homme.
Pouvoir pathogène chez le cheval
Les infections du cheval concernent principalement le poulain avec un taux de mortalité de 10 à 15 p. cent et pouvant même atteindre 80 p. cent. Les poulains âgés de 30 à 60 jours sont les plus sensibles, mais l'infection est décrite chez des animaux âgés de 8 à 169 jours. Au-delà de 6 mois, les infections cliniquement exprimées sont rares sauf chez la jument en fin de gestation. La contamination semble s'effectuer principalement par voie orale ou par voie respiratoire. Une autre voie de contamination pourrait être due à des larves d'helminthes, tel queStrongyloides westerii. Les formes cliniques sont variées : pneumonies aiguës, caractérisées par une grande détresse respiratoire et mortelles en quelques jours ; pneumonies chroniques suppuratives de traitement difficile et souvent mortelles en quelques semaines ; abcès de l'intestin accompagnés d'une ulcération des nœuds lymphatiques ; entérites avec diarrhées, souvent mortelles ; avortements entre 8 et 11 mois de gestation (à l'autopsie, les fœtus présentent des micro-abcès dans le parenchyme pulmonaire). D’autres formes sont cependant possibles et notamment des uvéites, des abcès sous-cutanés, des arthrites et des ostéomyélites succédant soit à un traumatisme soit à une dissémination du germe par voie hématogène. Ces formes sont parfois justiciables d’un traitement chirurgical.
Pouvoir pathogène chez les autres espèces animales
Des infections à Rhodococcus equi ont été décrites chez de nombreuses espèces animales : . Chez les bovins et les porcins, Rhodococcus equi est principalement isolé de nœuds lymphatiques normaux ou de nœuds lymphatiques présentant des lésions évoquant la tuberculose. A l'abattoir, l'existence de ces adénites conduit à des confusions avec la tuberculose. Chez les bovins, Rhodococcus equi est également responsable de pyomètres et de pneumonies. Chez les porcelets, le germe peut être à l'origine de la formation d'abcès de la cavité orale à l'origine d'une anorexie. . Chez la chèvre, on note la formation d'abcès pulmonaires, spléniques ou hépatiques pouvant évoquer des infections à Corynebacterium pseudotuberculosis. La formation d'abcès peut s'accompagner du développement d'ostéomyélites vertébrales. . Chez les ovins, quelques cas de pneumonies ainsi que des avortements et des mortalités néonatales ont été décrits. . Chez le chat, Rhodococcus equi provoque des adénites des nœuds lymphatiques du médiastin antérieur et des nœuds lymphatiques mésentériques, des abcès sous-cutanés et des infections de plaies.
Pouvoir pathogène chez l'homme
Le premier cas humain d'infection à Rhodococcus equi a été décrit en 1967 chez un patient traité aux corticoïdes. Le plus souvent, cette bactérie est isolée chez des patients immunodéprimés (infections par le virus HIV, traitements immunosuppresseurs...) chez qui elle est principalement responsable de pneumonies nécrosantes accompagnées de la formation de cavités, de pleurésie, de bactériémies avec dissémination au cerveau, au foie, à la rate, à la peau ... L'infection des sujets sains est exceptionnelle et le taux de mortalité, de l'ordre de 11 p. cent, est bien inférieur au taux de mortalité observé chez les immunodéprimés (50 à 55 p. cent chez les patients infectés par le virus HIV, 20 à 25 p. cent chez les autres individus immunodéprimés).

Facteurs de pathogénicité

Rhodococcus equi est une bactérie intracellulaire facultative, inhibant la fusion phagosome-lysosome et capable de survivre et de se multiplier dans les cellules phagocytaires. Les facteurs de virulence ne sont pas parfaitement connus mais ils semblent être liés à la capsule, à la synthèse de l' "equi factor", aux acides mycoliques et aux protéines Vap (Cf. infra).
. La capsule pourrait être responsable d'une inhibition de la phagocytose. Les propriétés antigéniques de la capsule permettent de reconnaître au moins 27 sérovars (1 à 27) et le sérovar 1 est le plus fréquent. Différentes études montrent que la virulence des souches n'est pas liée à un sérovar particulier. Ainsi, au sein d'un même sérovar, il existe des souches très virulentes et des souches à la virulence atténuée.
. La phospholipase C et la cholestérol oxydase qui constituent de l' "equi factor", provoquent une altération de la membrane des globules rouges. L' "equi factor" pourrait altérer les membranes cellulaires et les membranes des lysosomes et contribuer à une dégénérescence des macrophages.
. La composition des acides mycoliques est impliquée dans la virulence car les souches qui synthétisent les acides mycoliques les plus longs sont les plus virulentes pour la souris. De même, l'injection intraveineuse d'acides mycoliques à longue chaîne conduit aux lésions granulomateuses les plus importantes.
. Les protéines de surface de 15 à 17 kDa (ou protéines Vap pour virulence-associated protein) sont codées par des gènes vap portés par des plasmides de 85 à de 90 kb. L'analyse des fragments de restriction permet de reconnaître au moins 10 plasmides distincts dont la distribution est liée à l'origine géographique des souches. En France, les souches virulentes possèdent un plasmide de 85 kb de type I ou un plasmide de 87 kb de type I ou un plasmide de 85 kb de type II qui n'a été retrouvé que chez des souches françaises. Ces plasmides ne sont présents que chez les souches virulentes et les souches curées de leurs plasmides survivent moins longtemps dans les phagocytes et sont moins pathogènes pour la souris ou pour le cheval. Les 7 gènes vap identifiés (vapA, vapC, vapD, vapE, vapF, vapG et vapH), sont situés sur un îlot de pathogénicité et ils codent pour des protéines de surface, indispensables à la survie dans les macrophages, exprimées à pH acide et à 37 °C mais non à 30 °C. La séquence du gène vapA apparaît très bien conservée si bien qu'un test PCR amplifiant ce gène permet un diagnostic des souches virulentes.
. La protéine VapB a été identifiée chez des souches isolées du porc et de l'homme. Cette protéine est codée par le gène vapB présent sur des plasmides de 79 à 100 kb et elle est caractéristique des souches moyennement virulente.

Diagnostic bactériologique et sérologique

Un diagnostic nécessite la mise en évidence du germe dans les exsudats trachéobronchiques (prélevés par ponction trachéale ou par aspiration naso-trachéale) ou dans un liquide de lavage broncho-alvéolaire ou dans divers prélèvements (liquide synovial, avortons, fèces). L’examen bactérioscopique peut permettre de visualiser des coccobacilles polymorphes à Gram positif mais l’examen doit être minutieux car le nombre de bactéries est souvent faible.
La culture est généralement obtenue en 24-48 heures sur des milieux d'usage courant incubés en aérobiose. Toutefois, lorsque les animaux ont reçu un traitement antibiotique, l’obtention des colonies demande plusieurs jours. Lorsque le prélèvement est très contaminé (fèces diarrhéiques par exemple), il est possible de recourir à des milieux sélectifs.
Grâce aux commémoratifs, l'identification peut souvent être basée sur quelques épreuves faciles à réaliser : aspect des colonies, coloration de Gram, étude du type respiratoire, CAMP test et recherche de quelques caractères biochimiques. L'identification des germes isolés peut également être confirmée par une technique PCR amplifiant une séquence spécifique de l'ADNr 16S.
Des techniques de PCR amplifiant un fragment de l'ADNr 16S ou une séquence du gène vapA, mises en œuvre directement sur les prélèvements, donnent des résultats plus sensibles que la culture. De plus, lorsque l'amplification concerne le gène vapA, la PCR permet de caractériser les souches virulentes.
Une technique ELISA utilisant un peptide de la protéine VapA, s'est avérée sensible, spécifique et apte à détecter les infections précoces.

Sensibilité aux antibiotiques

Rhodococcus equi est sensible à la gentamicine, à l’amikacine, à la nétilmicine, à l’érythromycine, à la clarithromycine, à la roxithromycine, à la ciprofloxacine, à la prémafloxacine, à la sparfloxacine, aux oxazolidinones (épérézolide, linozélide), à la rifampicine, à la minocycline, à la doxycycline, aux glycopeptides, au cotrimoxazole et aux antibiotiques peptidiques (nisine, ranalexine), notamment lorsqu'ils sont associés à l'ampicilline, à la ceftriaxone, à la rifampicine, à l'azithromycine, à la clarithromycine ou à la vancomycine. Une résistance est notée vis-à-vis des bêta-lactamines à l’exception des carbapénèmes et du ceftiofur dont l'activité est variable selon les souches. Le chloramphénicol, le florfénicol et la tilmicosine ont une activité modérée.
Quelle que soit la sensibilité du germe in vitro, le traitement est difficile car la bactérie est un germe intracellulaire et provoque la formation d'abcès et de granulomes.
Chez le cheval, le traitement associe en général l'érythromycine et la rifampicine (l’association pénicilline-gentamicine a donné des résultats très variables selon les auteurs). La rifampicine ne doit pas être utilisée en monothérapie du fait de l'existence de mutants résistants. Cette antibiothérapie doit se poursuivre durant au moins 3 semaines et de préférence durant 4 à 9 semaines.
Des alternatives ont été proposées à l'association rifampicine-érythromycine qui présente certains inconvénients : coût élevé, existence de souches résistantes, mauvaise tolérance à l'érythromycine (qui peut provoquer des diarrhées), apparition d'infections à Clostridium difficile chez les juments consommant de faibles quantités d'éythromycine contenues dans les fèces des poulains traités. L'utilisation de la rifampicine pose également des problèmes d'éthique car la rifampicine reste un anti-tuberculeux majeur dont l'utilisation ne devrait pas être galvaudée. Malheureusement, compte tenu de la valeur économique de certains animaux et de son efficacité, la rifampicine reste utilisée. Parmi ces alternatives on peut citer l'association enrofloxacine-ceftiofur, l'association enrofloxacine-rifampicine (surtout utile en cas d'intolérance à l'érythromycine), l'association gentamicine-rifampicine (parfois utilisée en Suède pour prévenir les colites à Clostridium difficile) ou l'association triméthoprime-sulfamide.

Prophylaxie

La protection vis-à-vis de Rhodococcus equi semble être sous la dépendance de l'immunité à médiation cellulaire mais, chez les équidés, les poulains recevant du plasma d'animaux immunisés sont partiellement protégés contre une infection expérimentale. L'utilisation d'immunoglobulines anti-VapA et anti-VapC donne des résultats comparables ce qui suggère que ces immunoglobulines sont les principaux éléments protecteurs du plasma. L'immunisation passive, par administration de plasma de sujets présentant des anticorps, est utilisée pour contrôler l'infection dans des élevages où la maladie est enzootique. Des essais de vaccination ont été réalisés en utilisant une fraction antigénique riche en protéines VapA ou un surnageant de culture contenant les protéines VapA et l' "equi factor" ou des souches inactivées. Les résultats obtenus sont variables selon les vaccins et les protocoles utilisés.
Des mesures de prophylaxie sanitaire, basées sur une bonne hygiène de l'élevage (notamment désinfection et réduction de la quantité de poussière) et sur la lutte contre les helminthes ont été recommandées par quelques auteurs.

PSEUDOMONAS

Systématique et importance

Le genre Pseudomonas est classé dans la famille des Pseudomonadaceae (ordre des Pseudomonadales, classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Historiquement, le genre Pseudomonas a accueilli un très grand nombre d'espèces constituées de bacilles à Gram négatif, mobiles (ciliature polaire) ou immobiles et à métabolisme oxydatif (voir Pseudomonas in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature). Comme le souligne P.A.D. Grimont, au cours du temps, le genre Pseudomonas était devenu "une véritable poubelle taxonomique". La réorganisation de ce genre a débuté en 1968 et, actuellement, le genre Pseudomonas est restreint à son espèce type et aux espèces phylogénétiquement apparentées.
L'espèce la plus importante en médecine vétérinaire est Pseudomonas aeruginosa et c'est la seule qui sera étudiée dans ce fichier. Toutefois, d'autres espèces du genre présentent un intérêt en médecine vétérinaire et en hygiène alimentaire (voir Pseudomonas in Dictionnaire de bactériologie Vétérinaire).
Pseudomonas aeruginosa est couramment désignée sous son nom vernaculaire de bacille pyocyanique (du nom d'un pigment produit par cette espèce, la pyocyanine, qui donne une couleur bleue au pus).

Principaux caractères bactériologiques

Les souches de Pseudomonas aeruginosa sont constituées de bacilles de 0,5 à 0,8 µm de diamètre sur 1,5 à 3,0 µm de longueur, se présentant de manière isolée ou groupés par deux ou en courtes chaînes, mobiles grâce à une ciliature monotriche (quelques rares cellules portent cependant plusieurs flagelles polaires), non sporulés, aérobies, à métabolisme strictement respiratoire, nitrate réductase positive et respirant les nitrates, catalase et oxydase positives. Pseudomonas aeruginosa est capable d'utiliser des sucres comme source de carbone et d'énergie en produisant de faibles quantités d'acides. Cette acidification résulte toujours d'un métabolisme oxydatif, elle est toujours faible et elle ne s'observe que lorsque les conditions d'oxygénation sont bonnes.
Pseudomonas aeruginosa produit le plus souvent des pigments appelés pyoverdine et pyocyanine (les souches ne produisant aucun de ces pigments sont très peu nombreuses). La pyoverdine est un pigment de couleur jaune-verte, soluble dans l'eau et insoluble dans le chloroforme. La pyoverdine joue un rôle physiologique important car c'est un puissant sidérophore. La pyocyanine est un pigment phénazinique, soluble dans le chloroforme et spécifique à Pseudomonas aeruginosa. En solution aqueuse, la pyocyanine est généralement de couleur bleue. Ce pigment est un accepteur d'électrons permettant à Pseudomonas aeruginosa de croître en anaérobiose. Elle possède une activité bactériostatique, notamment vis-à-vis des bactéries à Gram positif. Aussi, la présence d'un pus bleu dans les plaies (notamment après amputation) était considérée comme un signe encourageant puisqu'il éloignait le spectre de la gangrène. En raison de l'importance de ces pigments dans le diagnostic, leur recherche doit s'effectuer dans des milieux spéciaux favorisant leur synthèse. Les milieux les plus sensibles et les plus utilisés sont les milieux de King A et B.
Le germe pousse à 42 °C, mais aucune culture n'est obtenue à 4 °C ou à 46 °C. La température optimale de croissance est comprise entre 30 et 37 °C. Pseudomonas aeruginosa cultive facilement sur les milieux d'usage courant en bactériologie et sur de nombreux milieux utilisés pour l'étude des entérobactéries. Les cultures dégagent une odeur très caractéristique de seringa et elles présentent une coloration verdâtre.
Les colonies de Pseudomonas aeruginosa sont de trois types : 1) Les colonies la (large) sont grandes, rugueuses avec un centre plus bombé (colonies en œufs sur le plat) et un bord irrégulier. Très souvent, les colonies la présentent de petites plages d'autolyse donnant un reflet irisé ou métallique caractéristique. 2) Les colonies sm (small) sont rondes, petites, convexes et lisses. 3) Les colonies muqueuses sont bombées, opaques visqueuses, filantes, ou parfois coulantes. Elles possèdent une pseudocapsule constituée d'alginate. Les souches isolées de prélèvement cliniques donnent généralement des colonies la alors que les souches isolées de l'environnement donnent le plus souvent des colonies sm. Les colonies muqueuses, les plus rares, sont formées par des souches isolées chez l'homme de l'appareil respiratoire (patients atteints de mucoviscidose) ou du tractus urinaire.

Habitat et pouvoir pathogène

Selon N. Palleroni, Pseudomonas aeruginosa est l'espèce bactérienne dont l'habitat est le plus vaste. Elle vit à l'état saprophyte dans l'eau et les sols humides (elle résiste mal à la dessiccation) ou à la surface des végétaux. Elle vit également à l'état commensal dans l'intestin de l'homme et des animaux. Plus rarement elle est isolée de la peau et des muqueuses de l'homme et des animaux. Trois à 22 p. cent des échantillons d'eau de boisson sont contaminés et il en va de même pour 37 p. cent des échantillons d'eau industrielle, 23 à 84 p. cent des échantillons d'eau de piscine et 96 p. cent des échantillons d'eaux usées. Tous les réservoirs d'eau peuvent être une source de contamination (siphons d'éviers, chasses d'eau, piscines, bains bouillonnants, humidificateurs, nébuliseurs, respirateurs artificiels ...). Les solutions antiseptiques contaminées présentent un danger potentiel important. Il s'agit soit d'antiseptiques inactifs sur le germe (par exemple les solutions à base d'ammonium quaternaire) soit d'antiseptiques habituellement actifs vis-à-vis desquels la bactérie a acquis une résistance.
Pouvoir pathogène pour l'homme
Pseudomonas aeruginosa peut être impliquée dans des infections communautaires et c'est l'une des bactéries les plus fréquemment isolées lors d'infections nosocomiales. À elle seule, elle représente environ 90 p. cent de tous les Pseudomonas spp. isolées au laboratoire. Pseudomonas aeruginosa est peu virulente chez les individus normaux et, au contraire, très pathogène chez les sujets dont les moyens de défense sont altérés. Elle est le prototype des bactéries pathogènes opportunistes et elle est isolée d'infections très diverses.
Pouvoir pathogène pour les animaux
Pseudomonas aeruginosa est responsable d'infections très diverses chez de nombreuses espèces animales : surinfections des plaies, avortements (chevaux, bovins), mammites (bovins, ovins, chèvres), infections respiratoires (bovins, chevaux, porcs, oiseaux, reptiles), stomatites (reptiles), dermites (carnivores, ovins, reptiles), altération de la laine ("fleecerot"), otites externes (chiens, porcs), kératites (oiseaux, chevaux), cystites (chiens), septicémies (carnivores, visons, chinchillas, rongeurs de laboratoire, oiseaux, reptiles), ...

Facteurs de pathogénicité

Pseudomonas aeruginosa possède un grand nombre de facteurs de virulence jouant un rôle dans la colonisation, la survie de la bactérie et l'invasion des tissus.
Pseudomonas aeruginosa possède des pili permettant l'adhésion aux épithéliums. Une exoenzyme, l'exoenzyme S ainsi que d'autres adhésines non piliées renforcent l'adhésion. L'exoenzyme S, localisée sur la membrane externe et capable de se fixer fortement aux glycosphingolipides, joue un rôle important. Le flagelle semble également intervenir dans l'adhésion et les souches non flagellées ont une virulence atténuée.
Pseudomonas aeruginosa produit des sidérophores, notamment la pyoverdine et la pyochéline, qui permettent à la bactérie de se multiplier en l'absence de fer libre.
La cytotoxine est une protéine située dans l'espace périplasmique et qui est libérée après la phase de croissance exponentielle. Elle est responsable de la formation de pores dans les membranes cellulaires, notamment dans la membrane des leucocytes, ce qui entraîne une augmentation de la perméabilité et une libération d'enzymes lysosomiales. Elle est ainsi responsable d'une inflammation sévère et d'une nécrose tissulaire.
La phospholipase C est une hémolysine thermolabile dont la synthèse est induite par une carence en phosphate. Elle libère des phosphorylcholines à partie de la phosphatidylcholine ou de la sphyngomyéline.
Pseudomonas aeruginosa produit au moins quatre protéases qui provoquent des hémorragies et des nécroses tissulaires. La plus importante est une élastase qui agit sur l'élastine (composant structural majeur des tissus pulmonaires), la laminine, les collagènes de type III et IV et sur les protéoglycanes.
L'exotoxine A agit d'une manière comparable à la toxine diphtérique. Elle inhibe la synthèse protéique des cellules eucaryotes par ADP-ribosylation du facteur d'élongation EF2. Sa synthèse est stimulée par la carence en fer.
L'exoenzyme S possède également une activité ADP-ribosyl transférase. Elle agit sur la vimentine (un composant du cytosquelette), les immunoglobulines A et G et elle entraîne une dépolymérisation des filaments d'actine et contribue à la résistance aux macrophages.

Diagnostic bactériologique

L'isolement peut être réalisé sur de nombreux milieux. Des milieux sélectifs, contenant un ammonium quaternaire, permettent d'isoler le germe à partir de prélèvements contaminés. Outre son effet sélectif, la gélose Pyocyanosel (bioMérieux) a comme constituant de base le milieu de King A et elle favorise la production de pyocyanine.
Le diagnostic présomptif du genre Pseudomonas doit être évoqué lorsque les bactéries sont mobiles, à Gram négatif, aérobies strictes, oxydase positive et non indologènes.
Le diagnostic bactériologique des souches typiques est très facile. Il est fortement orienté par l'aspect des colonies et l'odeur des cultures. La mise en évidence de la pyocyanine (milieu de King A) et de la pyoverdine (milieu de King B) suffisent à assurer le diagnostic.
Pour les souches atypiques, le diagnostic peut avoir recours à l'ensemencement d'une galerie API 20NE.

Sensibilité aux antibiotiques

Pseudomonas aeruginosa présente une résistance naturelle à de nombreux antibiotiques et, au cours du temps, les souches ont développé une résistance acquise. La résistance résulte d'une imperméabilité de la membrane externe, d'un phénomène d'efflux, d'une altération des sites d'action ou de la production d'enzymes dégradant les bêta-lactamines et les aminosides.
La plupart des isolats de Pseudomonas aeruginosa résiste aux aminopénicillines, à l'association amoxicilline-acide clavulanique, à l'association ampicilline-sulbactam, aux céphalosporines de première, de deuxième et parfois de troisième génération, aux tétracyclines, aux macrolides, à la rifampicine, aux phénicolés et à l'association triméthoprime-sulfaméthoxazole. Parmi les antibiotiques pouvant être actifs, on peut retenir la ticarcilline, associée ou non à l'acide clavulanique, la pipéracilline, associée ou non au tazobactam, la ceftazidime, le céfépime, l'aztréonam, l'imipénème, le méropénème, l'amikacine, l'iséparmicine, la tobramycine, la ciprofloxacine, la fosfomycine et la colistine. La ciprofloxacine et la fosfomycine doivent être utilisées en association avec d'autres classes d'antibiotiques pour éviter la sélection de mutants résistants.
Compte tenu des antibiotiques utilisables en médecine vétérinaire, le traitement des infections animales à Pseudomonas aeruginosa peut être très difficile.

PASTEURELLACEAE

Systématique et importance

La famille des Pasteurellaceae (genre type Pasteurella) est classée dans l'ordre des Pasteurellales (classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
La famille des Pasteurellaceae, telle qu'elle a été primitivement décrite, comprenait les genres Actinobacillus, Haemophilus et Pasteurella. La systématique de cette famille est extrêmement complexe et dans les années futures il faut s'attendre à de nombreux changements ainsi qu'à la description de nouveaux genres et espèces (voir Pasteurellaceae in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire). Actuellement, 10 nouveaux genres ont été inclus dans cette famille (Aggregatibacter, Avibacterium, Bibersteinia, Gallibacterium, Histophilus, Lonepinella, Mannheimia, Nicoletella,Phocoenobacter et Volucribacter) et le nombre des espèces validement publiées est de 65.
La famille des Pasteurellaceae est d'une importance capitale pour les vétérinaires et seul le genre Aggregatibacter est totalement dépourvu d'intérêt en médecine vétérinaire.

Principaux caractères bactériologiques

Les genres et les espèces de la famille des Pasteurellaceae présentent de nombreux caractères variables selon les souches et il est très difficile de définir la famille sur la base de ses caractères bactériologiques.
Les caractères donnés par Olsen et al. sont les suivants :
Bacilles ou cocco-bacilles à Gram négatif, souvent polymorphes, de 0,4 à 2,0 µm de longueur sur 0,2 à 0,4 µm de diamètre, immobiles, non sporulés, parfois capsulés, chimio-organotrophes, aéro-anaérobies ou micro-aérophiles, parfois capnophiles, à métabolisme respiratoire et fermentatif, acidifiant, généralement sans production de gaz, les sucres, les alcools et les glycosides (l'acidification est parfois faible et nécessite des techniques sensibles pour pouvoir être mise en évidence), réduisant les nitrates en nitrites et donnant le plus souvent une réponse positive aux tests catalase, oxydase et phosphatase alcaline.
La température optimale de croissance est de 37 °C. L'isolement nécessite des milieux complexes contenant des extraits de levure, du sérum, du sang ou du sang lysé. Pour certaines espèces, la croissance nécessite de l'azote organique, des acides aminés, des vitamines B, du NAD, de l'hémine ou de la protoporphyrine.
Selon Mannheim les souches de la famille des Pasteurellaceae sont facilement isolées en utilisant une gélose chocolat incubée 1 à 3 jours à 36 °C dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone (méthode à la bougie). L'identification est souvent difficile et des confusions sont possibles avec des souches immobiles et exigeantes appartenant aux familles desEnterobacteriaceae et des Vibrionaceae, avec des souches de Bacillus spp. exigeantes et perdant facilement la coloration de Gram, avec des souches aérotolérantes et perdant facilement la coloration de Gram du genre Clostridium, voire même avec des micro-organismes non fermentatifs.

Habitat et pouvoir pathogène

Les représentants de la famille des Pasteurellaceae sont des commensaux ou des parasites des muqueuses respiratoires, digestives ou génitales des mammifères, des oiseaux et des reptiles. Le mode de transmission habituel se fait par contact entre individus sains et individus infectés. La survie dans le milieu extérieur est possible, mais le rôle de réservoir du milieu extérieur contaminé est limité dans le temps (quelques heures ou quelques jours) car les bactéries de la famille des Pasteurellaceae sont sensibles à la dessication et au froid.
Plusieurs espèces sont pathogènes pour l'homme, les autres mammifères, les oiseaux et les reptiles. À la connaissance de l'auteur Pasteurella skyensis est la seule espèce pathogène pour les poissons. Les Pasteurellaceae sont des bactéries pathogènes opportunistes. Les mauvaises conditions d'élevage, les changements brutaux d'alimentation, le regroupement ou le transport des animaux, l'existence de plaies, les infections virales ou bactériennes sont généralement indispensables pour que les infections soient cliniquement exprimées. Les principaux facteurs de pathogénicité sont liés à la présence d'adhésines, à la présence d'une capsule, à l'existence de systèmes de captation du fer, à la libération d'endotoxines et à la synthèses de toxines RTX ou d'autres toxines cytolytiques.
Les genres Actinobacillus, Avibacterium, Bibersteinia, Haemophilus, Histophilus, Mannheimia, Pasteurella et Nicoletella sont étudiés dans d'autres fichiers.
Les Gallibacterium spp. (Gallibacterium anatis et Gallibacterium genomospecies 1 et 2) se comportent comme des bactéries pathogènes opportunistes chez les oiseaux (canards, dindes, oies, perdix, pintades, poulets, psittacidés ...). Ces bactéries sont isolées de salpingites associées ou non à des péritonites, de septicémies, de péricardites, d'entérites, d'hépatites et d'infections respiratoires (sinusites, trachéites, inflammations des sacs aériens...). Quelques souches de Gallibacterium spp. ont été isolées de porcs et de bovins. La pathogénie est inconnue et le germe ne semble pas se transmettre sur un mode vertical. Quelques renseignements complémentaires sont donnés dans le fichier Gallibacterium in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
Lonepinella koalarum (seule espèce du genre) est l'une des espèces bactériennes colonisant l'épithélium caecal des koalas. Les cellules bactériennes, entraînées par le péristaltisme, peuvent également être présentes dans les selles. Les koalas semblent avoir établi une symbiose avec des bactéries capables de dégrader les complexes tanins-protéines, ce qui leur permet d'utiliser une nourriture riche en tanins. AprèsStreptococcus gallolyticus, Lonepinella koalarum est la deuxième espèce bactérienne synthétisant une tanase et isolée de l'intestin des koalas. Lonepinella koalarum est quantitativement plus abondante que Streptococcus gallolyticus et cette espèce aurait un rôle majeur dans la digestion des feuilles d'eucalyptus. Quelques renseignements complémentaires sont donnés dans le fichier Lonepinella in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
L'unique souche de Phocoenobacter uteri (seule espèce du genre) a été isolée d'un écouvillonnage utérin pratiqué sur un cadavre de marsouin (Phocoena phocoena). Son pouvoir pathogène est inconnu. Quelques renseignements complémentaires sont donnés dans le fichier Phocoenobacter in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
Volucribacter amazonae et Volucribacter psittacicida sont des bactéries pathogènes opportunistes dont le pouvoir pathogène s'exprimerait à la faveur de mauvaises condition d'élevage. À l'exception d'une souche isolée chez un poulet, toutes les souches ont pour origine des psittacidés d'élevage. Les souches proviennent d'oiseaux malades présentant des septicémies ou des pneumonies ou des infections des voies respiratoires supérieures ou des ophtalmies ou des inflammations purulentes. Quelques renseignements complémentaires sont donnés dans le fichier Volucribacter in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.

Sensibilité aux antibiotiques

Selon Olsen et al., les représentants de la famille des Pasteurellaceae sont généralement sensibles à la pénicilline G et aux autres bêta-lactamines, aux antibiotiques actifs sur la biosynthèse des protéines (tétracyclines, aminosides, aminocyclitols, phénicolés, macrolides, lincosamides...), aux sulfamides, au triméthoprime et à la colistine.

PASTEURELLA


Systématique

Le genre Pasteurella est le genre type de la famille des Pasteurellaceae (ordre des Pasteurellales, classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria"). Au cours du temps, la liste des espèces incluses dans le genre Pasteurella a beaucoup varié (voir Pasteurella in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire).
Treize espèces sont encore dénommées Pasteurella : Pasteurella aerogenes, Pasteurella bettyae, Pasteurella caballi, Pasteurella canis, Pasteurella dagmatis, Pasteurellalangaaensis, Pasteurella lymphangitidis, Pasteurella mairii, Pasteurella multocida (Pasteurella multocida subsp. gallicida, Pasteurella multocida subsp. multocida etPasteurella multocida subsp. septica), Pasteurella pneumotropica, Pasteurella skyensis, Pasteurella stomatis et Pasteurella testudinis. À ces 13 espèces se rajoute un taxon encore innomé, Pasteurella species B.
Les analyses phylogénétiques montrent cependant que le genre Pasteurella sensu stricto devrait être restreint à Pasteurella canis, Pasteurella dagmatis, Pasteurella multocida,Pasteurella stomatis et Pasteurella species B.
Pasteurella aerogenes, Pasteurella bettyae, Pasteurella caballi, Pasteurella langaaensis, Pasteurella mairii, Pasteurella pneumotropica, Pasteurella skyensis et Pasteurellatestudinis n'appartiennent pas au genre Pasteurella sensu stricto et ces espèces devront être reclassées dans d'autres genres de la famille des Pasteurellaceae. Pasteurella lymphangitidis n'appartient ni au genre Pasteurella ni à la famille des Pasteurellaceae et cette espèce est un représentant de la famille des Enterobacteriaceae.
Les espèces les plus importantes en médecine vétérinaire sont les espèces du genre Pasteurella sensu stricto ainsi que Pasteurella caballi. Seules ces espèces seront étudiées dans ce fichier.

Principaux caractères bactériologiques et diagnostic bactériologique

Les pasteurelles sont des bacilles ou de cocco-bacilles à Gram négatif (une coloration bipolaire est fréquemment observée), de 0,3 à 1,0 µm de diamètre sur 1,0 à 2,0 µm de longueur, formant parfois des filaments dans les vieilles cultures, se présentant de manière isolée ou groupés par deux ou, plus rarement, en courtes chaînes, immobiles, non sporulés, aéro-anaérobies, chimio-organotrophes, à métabolisme respiratoire et fermentatif, oxydase positive (à l'exception de quelques souches de Pasteurella dagmatis), nitrate réductase positive, très généralement catalase positive (Pasteurella caballi est une espèce catalase négative) et phosphatase alcaline positive. À l'exception de Pasteurella caballi qui est gazogène, le glucose et d'autres sucres sont acidifiés sans production de gaz.
La température optimale de croissance est comprise entre 35 et 37 °C, mais les pasteurelles peuvent cultiver à 22 °C ou à 44 °C. La croissance n'exige ni la présence de facteur X ni la présence de facteur V (à l'exception de quelques souches de Pasteurella multocida subsp. multocida), mais elle nécessite généralement des milieux complexes. Pour certaines souches, la croissance sur des milieux solides est favorisée par la présence de dioxyde de carbone. Les colonies de Pasteurella spp., obtenues sur une gélose chocolat ou sur une gélose Columbia au sang, sont rondes, lisses, convexes, grisâtres et non translucides. Après 24 heures d'incubation à 37 °C, le diamètre des colonies est généralement compris entre 0,5 et 2 mm. Pasteurella stomatis est bêta-hémolytiques. Les colonies formées par les souches des autres espèces peuvent s'entourer d'une zone d'hémolyse verdâtre, mais elles ne sont pas bêta-hémolytiques. Les souches de Pasteurella multocida (notamment celles isolées de l'appareil respiratoire des ruminants, des porcs et des lapins) peuvent donner de grandes colonies muqueuses. Les souches de Pasteurella caballi, de Pasteurella canis et de Pasteurella dagmatis peuvent donner des colonies jaunâtres. Les Pasteurella spp. sont incapables de croître sur une gélose de MacConkey.
Les souches de Pasteurella multocida sont divisées en 5 sérogroupes (A, B, D, E et F) en fonction de leurs antigènes capsulaires identifiés par une technique d’hémagglutination passive et en 16 sérovars (de 1 à 16) en fonction de leurs antigènes thermostables identifiés par une technique d’immunodiffusion en gel. Il n’existe aucune relation entre les sérogroupes et les diverses sous-espèces.
L'espèce Pasteurella canis est subdivisée en deux biovars : le biovar 1 rassemble les souches indologènes isolées principalement du chien et du chat et le biovar 2 rassemble les souches non indologènes isolées principalement des bovins, des ovins et des porcs.
Les Pasteurella spp. sont identifiées par leurs caractères biochimiques. Cette identification est délicate, les techniques sont mal standardisées et les schémas classiques ou les clés de diagnose conduisent souvent à des identification erronées. La détermination des sérovars de Pasteurella multocida est réservée à des laboratoires spécialisés.

Habitat et pouvoir pathogène

Les représentants du genre Pasteurella, étudiés dans ce fichier, colonisent les muqueuses respiratoires et génitales des mammifères et des oiseaux. Les Pasteurella spp. se comportent le plus souvent comme des bactéries pathogènes opportunistes et elles peuvent être à l'origine d'infections graves et/ou provoquant des pertes économiques importantes.

Pasteurella canis, Pasteurella dagmatis, Pasteurella stomatis et Pasteurella species B

Pasteurella dagmatis, Pasteurella stomatis, les souches du biovar 1 de Pasteurella canis et Pasteurella species B colonisent les muqueuses orales et nasales des carnivores domestiques. Chez les carnivores domestiques, ces bactéries peuvent être isolées (le plus souvent en association avec d'autres bactéries dont Pasteurella multocida) d'infections respiratoires, d'infections urogénitales, d'abcès, de plaies, d'otites externes, d'infections cutanées, de septicémies, d'infections musculo-squelettiques, d'infections du système nerveux central...
Les souches du biovar 2 de Pasteurella canis, souvent identifiées comme des souches de Pasteurella multocida, sont isolées de pneumonies chez les bovins, les ovins et les porcins. Plus rarement les souches de ce biovar peuvent être isolées de cas de mammite chez les bovins et une souche a été isolée d'un poulain atteint de polyarthrite.
Chez l'homme ces bactéries sont responsables d'infections généralement acquises à la suite d'une morsure ou d'une griffure de chiens ou de chats ou à la suite du léchage d'une plaie (ou d'une simple excoriation) par un animal familier ou à la suite d'une blessure occasionnée par un objet souillé. Toutefois, dans certains cas, la source de contamination est inconnue et certains malades ne semblent avoir eu aucun contact avec un animal domestique. Il convient de noter que les pasteurelloses d'inoculation provoquées par ces bactéries sont beaucoup moins fréquentes que celles dues à Pasteurella multocida. Pasteurella canis semble l'espèce la plus fréquemment isolée suivie de Pasteurella dagmatis et de Pasteurella stomatis. Pasteurella canis et/ou Pasteurella dagmatis et/ou Pasteurella stomatis sont également responsables d'infections peu fréquentes : infections respiratoires, septicémies, infections urogénitales, infections abdominales, abcès, contaminations foeto-maternelles, méningites, endocardites.

Pasteurella caballi

Pasteurella caballi est une bactérie commensale des muqueuses génitales et surtout des muqueuses respiratoires supérieures des équidés et notamment du cheval. Comme la très grande majorité des espèces du genre, Pasteurella caballi est susceptible de provoquer des infections à la faveur d’un affaiblissement de l’organisme. C’est ainsi que Pasteurella caballi est responsable de cas d’abcès du poumon, de pneumonies, d’inflammations des poches gutturales, d’adénites mésentériques, de péritonites et une souche a été isolée du sang d'une jument présentant une endocardite.
Pasteurella caballi a également été mise en évidence, en association avec d’autres bactéries pathogènes, de l’utérus, de l'estomac d'un avorton, de la trachée, du poumon, du cerveau, de la moelle osseuse, de la rate, de plaies et de fistules.
Chez l'homme, cette bactérie a été isolée d’une plaie suppurée apparue sur la main d’un vétérinaire praticien ayant des contacts fréquents avec les équidés et d'une plaie de la main consécutive à une morsure de cheval.

Pasteurella multocida

Pasteurella multocida est l'espèce la plus importante en médecine vétérinaire. C'est un parasite ou un saprophyte des muqueuses respiratoires ou digestives de diverses espèces animales et son pouvoir pathogène s’exprime généralement à la suite d’un stress. Cette espèce est responsable du choléra aviaire, de la rhinite atrophique (porcs, lapins, petits ruminants), de la septicémie hémorragique des bovidés, de broncho-pneumonies chez les ruminants et les porcs, de troubles respiratoires chez les carnivores, les rongeurs et les lagomorphes. Les divers sérogroupes ont un habitat et un pouvoir pathogène différents (cf. tableau ci-dessous).

Pasteurella multocida est également transmissible à l'homme, le plus souvent par morsure ou par contact avec un animal infecté. Chez l'homme, cette espèce est responsable de pasteurelloses d'inoculation pouvant se compliquer de la formation d'abcès, de ténosynovites et d'arthrites. Plus rarement, la pasteurellose de l'homme peut conduire à des broncho-pneumonies, des pleuro-pneumonies, des endocardites, des méningites, des péritonites ... voire même à des septicémies.

Choléra aviaire
Chez les oiseaux, Pasteurella multocida est responsable d’une infection de répartition mondiale, occasionnant des pertes économiques considérables et connue sous le nom de choléra aviaire.
Les souches les plus pathogènes appartiennent au sérogroupe capsulaire A. Les souches des sérogroupes B, D et F ont également été isolées et, notamment, les souches du sérogroupe F peuvent exprimer une virulence importante pour le dindon. Toutes les espèces d’oiseaux semblent réceptives : poulets, dindes, canards, oies, pigeons ainsi que les espèces de cage et de volière. La dinde et le pigeon semblent particulièrement réceptifs.
Le principal réservoir de germes est représenté par les animaux porteurs sains ou infectés chroniques. Le porc, le chat et les rongeurs sont également une source de contamination. La transmission s’effectue principalement sur un mode indirect notamment par l’intermédiaire d’eau contaminée. La transmission directe par l’intermédiaire d’aérosols est également possible par contre, les fèces, ne sont pas contaminées et la transmission par les œufs n’a pas été prouvée. Le matériel et l’homme jouent le rôle de vecteurs mécaniques pouvant disséminer l’infection d’un élevage à un autre. Les insectes constituent également un danger potentiel et, expérimentalement, l’ingestion de mouches contaminées provoque la maladie chez le dindon.
Les facteurs de virulence sont mal connus. In vitro, le germe adhère aux cellules d’origine trachéale et dans une moindre mesure aux cellules du pharynx. Cette adhésion, qui fait intervenir des composants capsulaires, est toujours limitée et seules quelques bactéries adhèrent aux cellules. La capsule protège la bactérie de l’action du système complémentaire et confère une résistance à la phagocytose. Une toxine thermolabile, létale par voie intra péritonéale pour la dinde et douée d’une activité dermonécrotique a été mise en évidence chez des souches isolées de la dinde. L’endotoxine est un facteur important de virulence et les lésions observées, notamment hémorragies et nécroses hépatiques, sont liés en grande partie à cette toxine.
La pénétration du germe se fait par voie conjonctivale et respiratoire. La maladie se traduit par une septicémie évoluant généralement sous une forme suraiguë. Les animaux sont abattus, les plumes sont ébouriffées, ils présentent de la fièvre, de l’anorexie, des écoulements muqueux, une augmentation du rythme respiratoire, une diarrhée d’abord blanche puis verdâtre et, peu de temps avant la mort, une cyanose particulièrement visible au niveau de la crête, des barbillons et des zones glabres de la tête (notamment chez le dindon). Dans certains cas, les animaux sont retrouvés morts sans que l’éleveur aie noté de signes cliniques. Les épidémies sont relativement rares mais le taux de mortalité est très élevé surtout chez les dindons. La maladie peut avoir une évolution plus chronique, notamment chez le poulet, et on observe une hypertrophie des barbillons, des sinus, du tissu sous cutané péri-orbitaire, des articulations des membres ainsi qu’une conjonctivite exsudative, une pharyngite et un amaigrissement. Comme pour toutes les pasteurelloses, les stress jouent un grand rôle dans la réceptivité.
La prophylaxie repose avant tout sur le respect des normes d’élevage. La vaccination est largement utilisée dans les régions où le choléra aviaire est répandu. Les vaccins atténués ont été abandonnés en raison de la réversion possible des souches vaccinales vers la virulence. Les vaccins inactivés doivent être préparés avec des souches portant les antigènes somatiques présents dans la région.

Rhinite atrophique
La rhinite atrophique est une maladie largement répandue dans les élevages de porcs mais cette affection a également été décrite chez le lapin, le rat et la chèvre. Cette maladie, connue depuis plus de 160 ans, suscite toujours des controverses en ce qui concerne son étiologie. Bordetella bronchiseptica est à l’origine d’une rhinite atrophique modérée, réversible et ne semblant pas conduire à des retards de croissance. Cette bactérie favorise également la colonisation de la muqueuse respiratoire par Pasteurella multocida. Les souches rhinopathogènes de Pasteurella multocida appartiennent aux sérogroupes A et surtout D. Elles provoquent une rhinite atrophique progressive, sévère, irréversible et s’accompagnant de retards de croissance.
Les souches rhinopathogènes de Pasteurella multocida synthétisent une toxine à l’origine des troubles observés. L’instillation nasale d’un surnageant de culture d’une souche toxinogène ou de toxine purifiée reproduit l’ensemble des lésions observées. Cette toxine est constituée par une unique chaîne protéique d’un poids moléculaire de 125 à 160 kDa qui provoque une résorption osseuse par activation des ostéoclastes, un effet létal et dermonécrotique chez diverses espèces animales (cobaye, souris), un effet cytopathique en cultures cellulaires (cellules Vero, cellules embryonnaires de poumon de bovins) et un effet mitogène dans certaines cultures de fibroblastes (in vivo, cet effet mitogène pourrait concerner les précurseurs des ostéoblastes qui seraient alors inhibés dans leur différenciation). De plus, la production de toxine semble favoriser l’attachement de Pasteurella multocida et la colonisation de la muqueuse respiratoire. La toxine peut être inactivée par un traitement par la chaleur (56° C, 30 min.), par le formol ou par la protéase K et elle est neutralisée par les anticorps anti-toxine.
L’infection naturelle par une souche toxinogène conduit à une réponse immunitaire faible. Par contre, l’administration parentérale de toxine ou de toxine détoxifiée par le formol permet d’obtenir une bonne réponse immunitaire. Le mode d’action des anticorps anti-toxine est lié d’une part à une neutralisation des effets biologiques et d’autre part à une inhibition de la colonisation des muqueuses respiratoires.
Le diagnostic définitif de rhinite atrophique progressive nécessite d’isoler et de caractériser une souche toxinogène de Pasteurella multocida. Le prélèvement est constitué par un écouvillonnage de la partie postérieure des cavités nasales. Aucun caractère bactériologique ne permet de différencier les souches toxinogènes des souches non toxinogènes et un diagnostic de certitude nécessite la caractérisation de la toxine. Actuellement, les techniques de détection telles que le test cutané sur cobaye ou l’effet cytopathique sur cellules Vero sont remplacées par une technique immuno-enzymatique de type sandwich. Le diagnostic indirect par mise en évidence d’anticorps anti-toxine se heurte à 2 obstacles : a) la réponse immunitaire après infection est souvent faible ; b) les animaux vaccinés avec de la toxine détoxifiée donnent un résultat positif.
Plusieurs types de vaccins ont été développés au cours des 15 dernières années. Ces vaccins sont destinés aux truies qui transmettront la protection aux porcelets par l’intermédiaire du colostrum. Les vaccins tués à base de Bordetella bronchiseptica et de souches toxinogènes de Pasteurella multocida conduisent à une protection insuffisante. L’adjonction à ces vaccins de toxine dermonécrotique de Pasteurella multocida, traitée par le formol, renforce le niveau de protection.

Septicémie hémorragique des bovidés
La septicémie hémorragique des bovidés est une forme particulière de pasteurellose provoquée par les sérogroupes B et E. Les souches du sérovar B:2 (anciennement 6:B) sont retrouvées principalement en Asie alors que les souches du sérovar E:2 (anciennement 6:E) n’ont été isolées qu’en Afrique. La septicémie hémorragique sévit principalement en Asie du sud et du sud-est ainsi que dans de nombreux pays africains. Quelques cas ont été décrits chez les bisons des réserves des USA et la maladie est également observée en Italie. Les bœufs et surtout les buffles sont les espèces les plus sensibles. Occasionnellement, la maladie a été décrite chez le bison, l’éléphant, le porc, la chèvre, le mouton, le cheval et l'âne. Les animaux infectés présentent une fièvre élevée, un abattement important, des œdèmes sous-cutanés, une hypersalivation, de la diarrhée et, parfois, la maladie se traduit par une mort subite.

Sensibilité aux antibiotiques

Les souches isolées des carnivores et de l'homme sont généralement sensibles à de nombreux antibiotiques.
La sensibilité des souches isolées des animaux de rente est plus variable et des résistances acquises ont été décrites pour des souches de Pasteurella multocida (synthèse de bêta-lactamases, résistance plasmidique à la streptomycine, aux cyclines et aux sulfamides). Aussi, le recours à un antibiogramme est une nécessité. Lors de choléra aviaire, le traitement fait souvent appel aux sulfamides, à la pénicilline G, aux quinolones et aux tétracyclines. Chez les autres espèces animales, on utilise les sulfamides, la pénicilline G, le ceftiofur, la tilmicosine, le florfénicol et les tétracyclines.
Les tétracyclines ou les bêta-lactamines sont utilisées dans le traitement des pasteurelloses d'inoculation de l'homme. En cas de contre-indication, l'association triméthoprime-sulfaméthoxazole (à condition de lui adjoindre un antibiotique couvrant les risques d'infections par des anaérobies) ou la ciprofloxacine semblent être une alternative intéressante. Les macrolides, en raison de leur bonne diffusion tissulaire peuvent être utilisées après avoir vérifié la sensibilité par antibiogramme.

NOCARDIA

Systématique et importance

Le genre Nocardia est classé dans la famille des Nocardiaceae (sous-ordre des Corynebacterineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe desActinobacteria, division ou phylum des "Actinobacteria", domaine ou empire des "Bacteria"). La systématique du genre est complexe (voir Nocardia in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature) et ce genre s'enrichit régulièrement de nouvelles espèces.
Plusieurs espèces du genre Nocardia sont pathogènes pour l'homme, pour d'autres mammifères, pour les oiseaux, les poissons et les coquillages. Les nocardioses des oiseaux, des poissons et des coquillages ne seront pas envisagées dans ce fichier, mais quelques informations sont disponibles dans le fichier Nocardia in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.

Principaux caractères bactériologiques

Les Nocardia sont des bactéries filamenteuses (filaments rudimentaires ou très ramifiés), de 0,5 à 1,2 mm de diamètre. Les filaments se fragmentent soit spontanément soit après une action mécanique pour donner des éléments bacillaires ou coccoïdes, immobiles. Ce sont des micro-organismes à Gram positif ou à Gram variable qui présentent souvent un caractère d'acido-résistance (contrairement aux Actinomyces spp.) dû à la présence d'acides mycoliques. Elles sont aérobies strictes, mésophiles, catalase positive, chimio-organotrophes à métabolisme oxydatif.
La plupart des espèces cultivent en 3 à 7 jours à des températures comprises entre 15 °C et 37 °C mais, à partir d'un prélèvement, la culture peut nécessiter une incubation de plusieurs semaines. Les Nocardia spp. cultivent généralement bien sur des milieux ordinaires. Les colonies, parfois hémolytiques, sont fermes, friables, crénelées, opaques, à surface finement plissée ou cérébriforme et parfois recouvertes d'un duvet blanchâtre (présence abondante d'hyphes aériens). Les colonies sont souvent pigmentées en blanc, en gris, en jaune, en orange, en rose, en rouge, en brun ou en pourpre et souvent incrustées dans la gélose. Des hyphes aériens sont présents mais ils ne sont généralement visibles qu'au microscope.

Habitat et pouvoir pathogène

Les Nocardia spp. sont essentiellement présentes dans l'environnement : plantes, sol, eau, air et poussières. Il est également possible de les isoler de la peau, de la région oropharyngée et du tractus digestif de l'homme et des animaux.
Les infections sont souvent d'origine pulmonaire et peuvent conduire à des infections systémiques ou à localisations secondaires après dissémination de la bactérie dans l'organisme. Moins fréquemment, on observe des infections localisées à la peau ou aux tissus sous-cutanés résultant d'un traumatisme local ou d'une infection des plaies par le sol. Quelques formes de nocardiose sont spécifiques aux espèces animales. Il s'agit notamment des mammites à Nocardia. Les nocardioses sont des maladies cosmopolites se rencontrant plus volontiers chez des individus affaiblis notamment à la suite d'un état d'immunodépression (touchant préférentiellement l'immunité à médiation cellulaire) ou à la suite d'une infection sous-jacente ou chez des individus traités par des corticostéroïdes.
Les nocardioses résultent le plus souvent d'une infection par les espèces du complexe Nocardia asteroides. La terminologie de "complexe Nocardia asteroides" désigne Nocardiaasteroides, Nocardia farcinica et Nocardia nova qui ne sont pas toujours distinguées les unes des autres.
Nocardioses pulmonaires et nocardioses secondaires à une infection pulmonaire
Les nocardioses pulmonaires qui résultent de l'inhalation du germe, sévissent chez l'homme et chez les animaux (primates non-hominiens, chiens, chats, bovins, chevaux, chèvres, porcs, antilopes, daims, lamas, mangoustes, oiseaux, ...). Elles se traduisent par un syndrome bronchique avec toux et dyspnée et par une atteinte pulmonaire d'évolution subaiguë ou chronique. Ces formes pulmonaires s'accompagnent d'une altération progressive de l'état général avec des accès fébriles, une anorexie et une perte de poids. Les lésions consistent en des abcès isolés ou multiples et confluents, pouvant se compliquer d'empyème. Par contiguïté, l'infection peut s'étendre au péricarde ou au médiastin.
A partir d'un foyer pulmonaire (parfois inapparent) le germe peut être disséminé par voie hématogène et conduire soit à une nocardiose systémique soit à des nocardioses localisées extra-pulmonaires. . Les nocardioses systémiques se caractérisent par des formes pleuro-pulmonaires très sévères accompagnées d'une diffusion métastatique à divers organes. Elles sont souvent consécutives à des traitements corticoïdes effectués à fortes doses. . Les nocardioses localisées extra-pulmonaires sont principalement des formes nerveuses ou sous-cutanées. Les localisations nerveuses avec formation de multiples abcès cérébraux et rarement des méningites touchent des individus prédisposés. L'expression clinique est variable : céphalées, nausées, vomissements, déficits sensitifs ou moteurs, crises convulsives, atteinte cérébelleuse, ... Le taux de mortalité chez l'homme est compris entre 25 et 80 p. cent. Les localisations sous-cutanées provoquent une altération de l'état général et la formation de nodules fermes, non mobilisables évoluant en lésions fistulisées et ulcéreuses avec constitution d'un pus jaune ou blanc avec une absence de grains.
Nocardioses sous-cutanées primitives
Les nocardioses sous-cutanées peuvent se produire d'emblée chez des sujets sains et succèdent alors à des piqûres (épine, fil de fer) ou des blessures (telles que celles provoquées par un accident de la circulation). Quelques cas d'infections sous-cutanées ont pour origine des griffures de chat et il semble que cet animal puisse jouer le rôle de vecteur mécanique.
Mammites à Nocardia
Les mammites à Nocardia résultent d'une contamination par Nocardia asteroides mais aussi d'une contamination par Nocardia farcinica ou par Nocardia otitidiscaviarum. Elles sont le plus souvent aiguës et surviennent volontiers au cours du mois suivant le part chez des vaches au cours de la 2ème, 3ème ou 4ème lactation. Au départ, la maladie se présente comme une mammite aiguë classique, le lait est toujours altéré et présente de petits grains blancs ou jaunes. L'hyperthermie est élevée (41-42 °C) et persiste plusieurs semaines. Fréquemment, un abcès se forme en région sous-cutanée et s'ouvre à l'extérieur après 5 à 6 semaines d'évolution. Le pronostic des mammites aiguës est sombre, elles conduisent à la mort de l'animal ou à la sclérose définitive des quartiers atteints. Sur le plan lésionnel, la mamelle est le siège d'une fibrose très importante associée à la présence de nodules jaunâtres contenant un pus granuleux.
Les formes chroniques, sans fièvre et sans atteinte de l'état général, affectent le plus souvent un seul quartier qui présente une fibrose et produit un lait très altéré.
L'origine des mammites à Nocardia n'est pas connue. On a incriminé des seringues à injection intra-mammaire contaminées par des souches de Nocardia sp., les traitements au tarissement qui perturberaient les flores et notamment les traitements à base de néomycine (les Nocardia sp. sont fréquemment résistantes in vitro à la néomycine mais le lien entre un traitement au tarissement à l'aide de cet antibiotique et l'apparition des mammites à Nocardia demeure obscur), le haut niveau de la production lactée qui fatiguerait la glande mammaire, les conditions météorologiques, ...
Des cas de mammites à Nocardia ont également été décrits chez la chèvre.

Facteurs de pathogénicité

Au sein d'une même espèce, la virulence des souches peut être variable et les facteurs de pathogénicité sont encore mal connus. . Les Nocardia sont phagocytées mais, au moins pour les souches virulentes, on observe une absence d'acidification des phagosomes, une inhibition de la fusion phagosome-lysosome, une résistance à la destruction par les radicaux oxygénés. . Quelques toxines ont été mises en évidence, mais leur rôle dans l'infection naturelle est faible ou inconnu. . Certains composants pariétaux ont été impliqués dans la virulence. C'est le cas notamment d'un dimycolate de tréhalose analogue au cord factor de Mycobacterium tuberculosis. Les souches de Nocardia spp. contenant de grandes quantités de dimycolate de tréhalose sont les plus virulentes pour la souris. La toxicité du dimycolate de tréhalose est encore discutée, mais il se révèle apte à jouer un rôle important dans l'inhibition de la fusion phagosome-lysosome. Les acides mycoliques sont également impliqués dans la virulence car des mutants de Nocardia asteroides, possédant peu d'acides mycoliques, perdent leur capacité d'invasion et leur capacité à coloniser le cerveau. . La structure et la composition chimique de la paroi varient selon le stade de la croissance. Les formes filamenteuses possèdent une protéine de 43 kDa serait impliquée dans l'adhésion, l'invasion et la dissémination de Nocardia asteroides (des anticorps anti-protéine de 43 kDa sont neutralisants).

Diagnostic bactériologique

Diagnostic bactériologique classique
Les Nocardia ne sont pas d'un diagnostic expérimental facile et il est toujours nécessaire de faire part au laboratoire d'une suspicion clinique de nocardiose. Inversement, l'isolement d'une Nocardia spp., en l'absence de lésions, ne semble avoir aucune signification pathologique.
Le diagnostic est orienté par les caractères culturaux, la présence d'hyphes aériens visibles au microscope, la morphologie (filaments ramifiés, à Gram positif, souvent acido-résistants), par le type respiratoire (aérobies strictes).
Diagnostic basé sur les techniques de biologie moléculaire
Compte tenu de la difficulté à identifier les Nocardia par les techniques classiques, celles ci sont peu à peu abandonnées au profit des techniques de biologie moléculaire.
L'étude des séquences des ADNr 16S a permis de sélectionner des amorces spécifiques du genre Nocardia et permettant d'amplifier un segment de 596 paires de bases. Cette technique est la seule à assurer une identification univoque du genre Nocardia en moins de 24 heures à partir des colonies de l'isolement primaire. Cette technique peut également être utilisée directement sur les prélèvements, en l'absence de cultures préalables.
L'identification des espèces peut recourir à l'analyse des fragments de restriction d'une séquence de 440 paires de bases du gène hsp65 (codant pour la protéine du choc thermique de 65 kDa). Cette technique manque cependant de spécificité.

Diagnostic sérologique

De nombreuses études ont été consacrées au diagnostic sérologique des nocardioses mais aucune technique n'est actuellement utilisée en routine. Ce diagnostic se heurte à deux obstacles majeurs : la réponse en anticorps des sujets infectés est parfois faible et il existe des communautés antigéniques avec d'autres bactéries comme les Mycobacterium spp., lesRhodococcus spp. ou les Corynebacterium spp.

Sensibilité aux antibiotiques

La sensibilité aux antibiotiques des espèces du genre Nocardia n'a pas été déterminée pour toutes les espèces. En raison d'une vitesse de croissance variable et de la difficulté à obtenir des suspensions homogènes, la standardisation de l'antibiogramme est délicate.
Les antibiotiques semblant donner les meilleurs résultats (liste limitée aux antibiotiques d'un usage courant en médecine vétérinaire) sont les associations triméthoprime-sulfaméthoxazole, la minocycline, l'érythromycine et l'association amoxicilline-acide clavulanique (sauf pour les infections dues à Nocardia farcinica). Quel que soit le traitement envisagé, sa durée doit être prolongée de 3 à 12 mois selon la gravité de l'infection.

NICOLETELLA

Systématique et importance

Le genre Nicoletella et son unique espèce (Nicoletella semolina) ont été caractérisés en 2005. Le genre Nicoletella est placé dans la famille des Pasteurellaceae (classe desGammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Nicoletella semolina est associée à des troubles respiratoires chez les chevaux.

Caractères bactériologiques et diagnostic bactériologique

Le genre Nicoletella et l'espèce Nicoletella semolina rassemblent des bacilles à Gram négatif, polymophes, immobiles, catalase positive, oxydase positive, capables de croître en l'absence de facteur X (hémine) et de facteur V (NAD), ne cultivant pas sur une gélose de MacConkey.
Les souches de Nicoletella semolina sont capnophiles et, au moins à l'isolement, elles ne cultivent pas sur une gélose contenant 5 p. cent de sang de mouton ou de cheval. Une croissance optimale est obtenue lorsque les souches sont ensemencées sur une gélose chocolat incubée à 37 °C dans une atmosphère contenant 5 p. cent de dioxyde de carbone.
Les colonies sont grisâtres, non hémolytiques, sans odeur particulière, elles ont l'aspect d'un grain de semoule, elles ne sont pas adhérentes à la gélose et, au contraire, on peut les déplacer facilement à la surface du milieu sans qu'elles perdent leur forme. Après 24 à 48 heures d'incubation, leur diamètre est compris entre 0,5 et 2 mm. L'aspect des colonies est tellement typique qu'il oriente fortement le diagnostic.

Habitat et pouvoir pathogène

Toutes les souches de Nicoletella semolina ont été isolées des voies respiratoires de chevaux de tous âges présentant des troubles respiratoires et notamment une toux chronique. Dans quelques cas, les animaux présentaient des signes de pneumonie ou de pleurésie ou de bronchite ou un jetage nasal. Au sein des prélèvements positifs, Nicoletella semolina est isolée en culture pure ou représente le germe dominant.
D'après Kuhnert et al. l'isolement de Nicoletella semolina n'est pas exceptionnel. Toutefois, il est encore impossible de savoir si cette bactérie est une espèce émergente ou si son isolement et/ou son identification n'étaient pas réalisés lors d'examens de routine. De même, il est encore impossible de savoir si cette espèce est un agent pathogène ou si elle est simplement associée à des cas d'infections respiratoires.

Diagnostic bactériologique

Le prélèvement est généralement constitué par du liquide de lavage trachéo-bronchique.
Le diagnostic n'est pas difficile à condition de réaliser l'isolement sur une gélose chocolat ou sur une gélose chocolat PolyviteX (bioMérieux) et d'incuber les boîtes dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone. L'aspect des colonies oriente fortement le diagnostic et l'ensemencement d'une galerie API NH ou, mieux, d'une galerie classique en tubes permet l'identification.

MANNHEIMIA

Systématique et importance

Le genre Mannheimia est placé dans la famille des Pasteurellaceae (classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria"). La systématique des Mannheimia spp. est complexe (voir Mannheimia in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire). Ce genre rassemble cinq espèces (Mannheimia glucosida,Mannheimia granulomatis, Mannheimia haemolytica, Mannheimia ruminalis et Mannheimia varigena). Mannheimia granulomatis était préalablement connue sous le nom de Pasteurella granulomatis et Mannheimia haemolytica était désignée sous le nom de Pasteurellahaemolytica.
Aucun pouvoir pathogène n'a été attribué à Mannheimia glucosida et à Mannheimia ruminalis si bien que ces espèces ne seront pas étudiées dans ce fichier. L'espèce la plus importante en médecine vétérinaire est Mannheimia haemolytica responsable d'infections chez les ruminants.

Caractères bactériologiques

Le genre Mannheimia regroupe des bacilles ou des cocco-bacilles, immobiles, non sporulés, pouvant être capsulés, à Gram négatif, aéro-anaérobies ou micro-aérophiles, généralement oxydase positive, catalase positive, fermentant le glucose sans production de gaz.
L'utilisation d'un test d'hémagglutination passive permet de définir 11 sérovars (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14 et 16) au sein de l'espèce Mannheimia haemolytica.
Sur gélose au sang de bovins, après 24 heures d'incubation à 37 °C dans une atmosphère normale, les colonies sont lisses, grisâtres et leur diamètre est compris entre 1 et 2 mm. Une hémolyse bêta est observée pour les souches de Mannheimia haemolytica et pour la plupart des souches de Mannheimia varigena. Les souches de Mannheimia granulomatis, non hémolytiques sur gélose au sang de bovins, peuvent être hémolytiques sur gélose au sang de mouton.

Habitat et pouvoir pathogène

Les Mannheimia sp. sont des parasites ou des commensaux obligatoires des mammifères, non retrouvées dans le milieu extérieur sauf lorsque celui-ci est contaminé par un animal excréteur. Expérimentalement, la survie de Mannheimia haemolytica est de1 heure sur un plan de travail en bois et de 24 heures dans de la paille conservée à 20 °C. Toutefois, l'humidité et le froid augmentent la survie qui atteint 48 heures dans de la paille maintenue à 4 °C, 3 jours dans du lait ou dans de l'eau à 20 °C, 7 jours dans de l'eau à 4 °C et 8 jours dans du lait à 4 °C.

Mannheimia granulomatis
Mannheimia granulomatis a été isolée dans le sud est du Brésil à partir de bovins présentant des granulomes sous-cutanés entourés de tissu fibreux. L’infection, connue sous le nom de "lechiguana", siège généralement dans la région scapulaire et, en l’absence de traitement, elle peut se révéler fatale.
Mannheimia granulomatis est responsable de cas de broncho-pneumonies et de conjonctivites chez les lapins et les lièvres (Lepus capensis, Lepus europaeus). Chez le lièvre européen (Lepus capensis), cette espèce est également à l'origine de mammites purulentes et d'infections utérines.

Mannheimia haemolytica
Toutes les souches de Mannheimia haemolytica sont isolées des bovins et des ovins et certains sérovars sont certainement des hôtes normaux des voies respiratoires. Chez les bovins,Mannheimia haemolytica est responsable de pneumonies et, chez les petits ruminants, elle est responsable de pneumonies, de mammites et de septicémies.
Infections des bovins
Chez les bovins, Mannheimia haemolytica (notamment les sérovars 1 et 2), est isolée du naso-pharynx d'animaux sains. Toutefois, cette espèce ne constitue qu'une très faible partie de la flore des voies respiratoires, elle n'est pas facile à mettre en évidence à partir des écouvillonnages nasaux et son isolement est sporadique. Une infection cliniquement exprimée est consécutive à des stress comme les transports (d'où le nom de fièvre des transports ou "shipping fever" ou "shipping fever pneumonia" donné à la mannheimiose à Mannheimia haemolytica), les regroupements d'animaux, les mauvaises conditions climatiques ou les changements brutaux d'alimentation. Les infections respiratoires virales ou mycoplasmiques constituent aussi des facteurs prédisposant. Tous les types d'élevage peuvent être concernés mais les mannheimioses sont plus fréquentes dans les élevages de veaux élevés en lots. Le sérovar le plus fréquemment en cause lors de pneumonies est le sérovar 1 suivi du sérovar 6. Cliniquement, on observe une atteinte de l'état général (fièvre, abattement), une dyspnée sévère et souvent, les animaux meurent en 24 à 48 heures. Les lésions consistent en une pleuropneumonie ou une pneumonie broncho-alvéolaire fibrineuse ou fibrino-hémorragique avec présence de foyers de nécrose. Aux U.S.A., les pneumonies à Mannheimia haemolytica sont la principale cause des pertes économiques dans les élevages de jeunes bovins et il semble en aller de même en Europe.
Infections des petits ruminants
Mannheimia haemolytica est hébergée dans le naso-pharynx, dans la bouche et dans les amygdales des animaux sains. La contamination des agneaux ou des chevreaux se produit dans les premières heures suivant la naissance au contact des mères. Le sérovar le plus fréquent est le sérovar 2 mais de nombreux autres sérovars sont également isolés : 1, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14. Les infections cliniques se traduisent soit par des troubles respiratoires et/ou des septicémies soit par des mammites. . Troubles respiratoires et septicémies Des facteurs associés sont nécessaires à une expression clinique : changements climatiques, absence d'hébergement en bergerie, concentration excessive d'animaux, transports, infections virales, mycoplasmoses, bordetelloses, pasteurelloses, anaplasmoses, trypanosomoses (en Afrique du Sud), carences alimentaires (notamment en cuivre). Les mannheimioses peuvent survenir tout au long de l'année et, le plus souvent, elles n'affectent qu'un nombre restreint d'animaux. Toutefois, à la fin du printemps et au début de l'été, la maladie peut concerner un nombre important d'animaux d'où la dénomination de "summer pneumonia" (pneumonies d'été). Selon les troupeaux, les animaux atteints sont principalement les agneaux ou principalement les brebis ou, de manière simultanée, les agneaux et les brebis. Chez les adultes, un épisode typique de mannheimiose débute par quelques cas de mortalité. Un examen du troupeau révèle que quelques moutons présentent des signes respiratoires modérés (jetage séreux, toux). Ultérieurement, les signes cliniques s'aggravent et consistent en une pneumonie accompagnée de fièvre (40,6 °C à 42,6 °C). Certains individus meurent en quelques heures et les autres présentent des dyspnées prononcées. En l'absence de traitement, le taux de mortalité peut atteindre 10 p. cent. Chez les agneaux et les chevreaux, les animaux âgés de moins de 3 semaines sont rarement atteints mais si l'infection se développe, elle provoque des septicémies rapidement mortelles. Chez les animaux plus âgés, l'infection se traduit par un affaiblissement de l'état général suivi de mortalité. Les animaux qui survivent guérissent ou deviennent des malades chroniques. Au-delà de 3 mois, la majorité des animaux présente des signes de pneumonie comparables à ceux observés chez les adultes. . Mammites Les mammites pourraient résulter d'une infection de la mamelle par voie ascendante. Les agneaux porteurs de souches de Mannheimia haemolytica au niveau de la bouche contaminent la peau de la mamelle. Mannheimia haemolytica n'est pas apte à coloniser la peau de la mamelle (les souches ne sont présentes que durant la période d'allaitement), mais les bactéries peuvent atteindre la glande mammaire par le canal du trayon et on sait qu'un nombre restreint de germes (moins de 10 UFC) suffit à déclencher une mammite. Cliniquement, il s'agit de mammites le plus souvent unilatérales, sévères, nécrotiques ou gangreneuse (d'où la dénomination de "blue bag"), accompagnées de signes généraux (fièvre, anorexie, inappétence, abattement) et pouvant même provoquer la mort des animaux. Le lait est d'abord clair et aqueux puis il devient jaunâtre, visqueux et il contient des grumeaux. Les mammites àMannheimia haemolytica sont la deuxième étiologie des mammites chez la brebis en Europe et une cause majeure de mammites aux U.S.A.

Mannheimia varigena
Mannheimia varigena est isolée du porc et des bovins. . Chez le porc, Mannheimia varigena est associée à des septicémies, des entérites, des pneumonies et des abcès mais, elle peut également être isolée de la bouche et des voies respiratoires supérieures. . Chez les bovins, Mannheimia varigena peut être à l'origine de septicémies, de mammites et de pneumonies mais elle est également isolée de la cavité orale, du rumen et de l'intestin. . Un cas d'infection de l'homme, consécutif à une morsure de porc, a été décrit.

Facteurs de pathogénicité

Les facteurs de pathogénicité sont essentiellement connus pour Mannheimia haemolytica.
Pili ou fimbriae
Les souches de Mannheimia haemolytica du sérovar 1, cultivées in vitro, élaborent deux types de fimbriae. Les unes de 12 nm de largeur sont rigides alors que les autres, de 5 nm de largeur, sont flexibles. In vivo, les souches isolées de liquide de lavage broncho-aléolaire ou adhérantes à l'épithélium trachéal, possèdent des structures ressemblant à des fimbriae. Le rôle de ces pili est mal connu, mais ils pourraient être responsables d'une adhésion au niveau des voies respiratoires supérieures.
Capsule
La capsule est constituée de polysaccharides dont la composition varie avec les sérovars. In vitro, elle est élaborée durant la phase exponentielle de croissance et, in vivo, les souches isolées de la trachée, des bronches ou des alvéoles présentent un matériel capsulaire important. La capsule permet un attachement aux cellules épithéliales, elle s'oppose à la phagocytose et elle confère une résistance à la lyse par le système complémentaire. Expérimentalement, les anticorps dirigés contre la capsule sont aptes à protéger les animaux d'une épreuve virulente.
Lipopolysaccharide (LPS)
Le lipopolysaccharide est un constituant de la membrane externe. L’activité endotoxinique du LPS de Mannheimia haemolytica est similaire à celle des autres bactéries à Gram négatif. Comme c'est souvent le cas avec les anticorps anti-endotoxine, les anticorps dirigés contre les LPS de Mannheimia haemolytica n'ont aucune efficacité pour protéger les animaux d'une infection expérimentale.
Protéines et lipoprotéines de membrane externe
. Plusieurs protéines de membrane externe d'un poids moléculaire compris entre 10 et 35 kDa, sont aptes à altérer le fonctionnement des granulocytes neutrophiles en inhibant la phagocytose et la lyse des bactéries ingérées. . Au moins 3 lipoprotéines d'un poids moléculaire de 29 à 30 kDa participent à la protection des bactéries contre les effets d'une activation du complément par la voie classique.
Systèmes de captation du fer
La culture de Mannheimia haemolytica dans des milieux carencés en fer, conduit à la synthèse de 2 protéines capables de fixer de manière spécifique la transférine des ruminants. In vivo, ces protéines sont immunogènes et, expérimentalement, elles confèrent une protection à des ovins SPF.
Synthèse de leucotoxine
La leucotoxine est une protéine de 104 kDa qui appartient à la famille des toxines RTX (repeats in the structural toxin). Les toxines RTX présentent des séquences répétées (au nombre de 6 pour la leucotoxine de Mannheimia haemolytica), riches en glycine et constituées de 9 acides aminés.
Contrairement à d'autres toxines RTX, la leucotoxine de Mannheimia haemolytica a un spectre d'action étroit et n'est active que sur les leucocytes et sur les plaquettes des ruminants. À faible concentration, la leucotoxine altère la phagocytose, elle favorise la libération d'enzymes protéolytiques et de radicaux oxygénés par les granulocytes neutrophiles, elle diminue la prolifération des lymphocytes et elle provoque une agrégation et une activation des plaquettes. À des concentrations plus élevées, elle est cytotoxique pour les leucocytes et les plaquettes. Les granulocytes neutrophiles et/ou les mastocytes, exposés à l'action de la toxine, concourent à l'instauration d'une inflammation en libérant des radicaux oxygénés, des eicosanoïdes, de l'histamine et des enzymes protéolytiques. Il en va de même pour les macrophages broncho-alvéolaires qui, sous l'action de la toxine, synthétisent du TNF alpha et de l'IL-1bêta. Les enzymes libérées à la suite de la cytolyse et la leucotoxine elle-même sont chimiotactiques pour les leucocytes ce qui conduit à un recrutement cellulaire et à une aggravation des lésions. La lyse des plaquettes induit une thrombose vasculaire et une exsudation de fibrine.
L'importance de la leucotoxine est illustrée par l'étude de mutants incapables de synthétiser cette toxine et qui se révèlent moins pathogènes pour les caprins et les bovins et par le fait que les anticorps anti-leucotoxine sont aptes à assurer une protection vis-à-vis d'une infection expérimentale.
Enzymes extracellulaires
Au moins quatre enzymes, excrétées par la bactérie, sont susceptibles de faciliter la colonisation des alvéoles pulmonaires ou de diminuer la résistance aux mécanismes de défense.

Diagnostic bactériologique

Les mannheimioses les plus fréquentes sont des infections respiratoires et des mammites. . Lors d'infections respiratoires, les écouvillonnages nasaux sont de moins bons prélèvements que les aspirations transtrachéales ou les lavages broncho-alvéolaires car Mannheimiahaemolytica peut être présente dans les cavités nasales d'animaux sains. Sur l'animal mort, le prélèvement est constitué par un fragment de poumon présentant des lésions. . Lors de mammites, le prélèvement est constitué par un échantillon de lait.
La culture est effectuée sur des milieux riches. Après 24 heures d'incubation, les colonies sont circulaires et d'une taille comprise entre 1 et 2 mm. L'hémolyse est variable selon les espèces et le type de sang utilisé (Cf. supra). Le diagnostic sera orienté par les caractères morphologiques, le type respiratoire, la présence d'une oxydase, la réduction des nitrates et l'acidification du glucose. Le diagnostic de l'espèce sera ensuite assuré par la recherche d'autres caractères biochimiques.
L'utilisation de kits de diagnostic n'est pas toujours adaptée au diagnostic des Mannheimia spp. car toutes les espèces ne sont pas répertoriées dans les bases de données des fabricants et les milieux utilisés ne permettent pas toujours la croissance des bactéries. C'est notamment le cas du système API 20 NE dont le milieu utilisé pour les tests d'assimilation n'assure pas la croissance de la majorité des souches appartenant à la famille des Pasteurellaceae. Dans ces conditions, seuls quelques caractères peuvent être étudiés et l'identification peut être erronée.

Sensibilité aux antibiotiques

De nombreuses souches de Mannheimia haemolytica sont résistantes aux antibiotiques. La résistance peut concerner l'ampicilline (ces souches sont sensibles à l'association ampicilline-acide clavulanique), la streptomycine, la néomycine, la gentamicine, le chloramphénicol, les tétracyclines (àl'exception de la minocycline), l'érythromycine, la lincomycine, les sulfamides, l'association sulfamide-triméthoprime et l'acide nalidixique.

Prophylaxie

Outre la prophylaxie sanitaire visant à limiter l'exposition aux facteurs de risque, la prévention des mannheimioses respiratoires des bovins fait appel à des vaccins.
Des vaccins tués ont été utilisés depuis longtemps chez les bovins mais leur efficacité est très médiocre car ils n'induisent pas de réponse immunitaire vis-à-vis de la leucotoxine. De plus, certains vaccins peuvent même être nocifs car ils induisent la synthèse d'anticorps opsonisants qui vont faciliter la phagocytose des souches virulentes et, en l'absence d'anticorps antitoxine, augmenter le nombre de phagocytes détruits et la réponse inflammatoire.
Les vaccins vivants atténués ont une meilleure efficacité car les souches vaccinales élaborent de la leucotoxine et d'autres facteurs de virulence qui stimulent une réponse immunitaire protectrice. Sur le terrain, leur efficacité est parfois décevante peut être en raison de l'utilisation d'antibiotiques ou de mauvaises conditions de conservation.
Plusieurs vaccins sous-unités ont été développés : vaccins contenant uniquement de la leucotoxine, vaccins à base de protéines de membrane externe, vaccins associant leucotoxine et polyosides capsulaires. Dans différents essais, effectués sur le terrain ou dans des conditions expérimentales, l'intérêt de ces vaccins est variable selon les auteurs.

LISTERIA

Importance

Les Listeria spp. sont des bactéries largement répandues dans le milieu extérieur. Durant de nombreuses années, les listérioses étaient principalement considérées comme des maladies des animaux même si des cas sporadiques et parfois dramatiques étaient décrits chez l'homme. Dans les années 1979/1980, Listeria monocytogenes a été identifiée comme une des bactéries responsables d'infections d'origine alimentaire et, depuis cette époque, les Listeria spp. ont suscité de nombreuses inquiétudes chez les consommateurs.

Systématique

Le genre Listeria est classé dans le domaine ou empire des "Bacteria" ou des "Eubacteria", le phylum des "Firmicutes", la classe des Bacilli, l'ordre des Bacillales et la famille desListeriaceae.
Les espèces validement publiées du genre Listeria sont listées dans le fichier Listeria in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature. Deux espèces sont importantes en médecine vétérinaire, Listeria ivanovii et, surtout, Listeria monocytogenes.

Principaux caractères bactériologiques

Petits bacilles droits, à Gram positif, de 0,4 à 0,5 µm de diamètre sur 0,5 à 2,5 µm de longueur, aux extrémités arrondies, se présentant de manière isolée ou groupés en V ou en L ou en palissades ou, parfois, en courtes chaînes, non acido-résistants, non capsulés, non sporulés, mobiles lorsqu'ils sont cultivés à 20 - 28 °C, aéro-anaérobies mais cultivant mieux en aérobiose, catalase positive et oxydase négative.
La présence de 15 antigènes somatiques (antigènes O) et de 5 antigènes flagellaires (antigènes H) permet de reconnaître au moins 17 sérovars au sein du genre Listeria.
Les Listeria spp. ne sont pas des germes exigeants et la culture est obtenue sur les milieux classiques telles qu'une gélose nutritive ou une gélose au sang. Sur gélose nutritive, après 24 heures d'incubation en aérobiose à 30-37 °C, les colonies sont lisses, légèrement convexes, à bords réguliers, translucides et leur diamètre varie de 0,5 à 1,5 mm. Sur une gélose contenant 5 p. cent de sang de mouton ou de cheval ou de lapin ou d'homme, les colonies de Listeria ivanovii et de Listeria monocytogenes sont bêta hémolytiques. L'optimum thermique est compris entre 30 et 37 °C mais la croissance est possible pour des températures allant de 1 à 45 °C et certaines souches de Listeria monocytogenes peuvent même se développer, avec un temps de génération de 62 à 131 heures, à des températures légèrement inférieures à 0 °C. Les Listeria sp. présentent une certaine halotolérance et toutes les souches cultivent en présence de 10 p. cent de NaCl. Certaines souches tolèrent même des concentrations en sel de 20 p. cent et/ou peuvent survivre un an, à pH 6, dans un milieu contenant 16 p. cent de NaCl. La valeur optimale de l'aw est de 0,97 mais la croissance est possible pour une aw de 0,943 alors qu'elle n'a pas lieu pour une aw inférieure à 0,92. Toutefois, le germe reste viable (sans multiplication) plusieurs jours pour des valeurs d'aw plus faibles (par exemple, 84 jours à + 4 °C dans un salami dont l'aw est de 0,79-0,86).
Le typage des souches est indispensable pour des enquêtes épidémiologiques et pour une meilleure connaissance de l'écologie. Pour des enquêtes épidémiologiques, le typage des souches de Listeria monocytogenes doit faire appel à plusieurs méthodes. La sérotypie et la lysotypie permettent le criblage d'un grand nombre de souches, mais le typage moléculaire (et tout particulièrement l'analyse des profils de macrorestriction) apporte des informations supplémentaires permettant de détecter et de caractériser des clones au sein d'un lysovar responsable d'une anadémie.

Habitat et épidémiologie

Les Listeria sp. sont des bactéries résistantes dans le milieu extérieur (survie de 1 à 2 ans dans le sol, 21 mois dans du lait naturellement contaminé, 1 à 18 mois dans les fèces, 6 mois dans la paille), très largement répandues dans l'environnement (sols, végétaux, pâturages, eaux douces, eaux de mer, vase, eaux d'égouts), dans les locaux d'élevage (litière, sol, parois, fenêtres, mangeoires, abreuvoirs...) et dans les locaux d'habitation (torchons, serpillières, périphérie des conduites d'évacuation, réfrigérateurs et même brosses à dents). Elles sont présentes dans les fèces de nombreuses espèces animales (10 à 30 p. cent des bovins, ovins, porcins ou poulets sont porteurs au niveau de l'intestin et ce portage a également été mis en évidence chez des rats et des chiens), elles sont présentes dans les fèces de l'homme (5 à 10 p. cent des humains hébergent Listeria monocytogenes dans leur tube digestif et cette valeur peut atteindre 90 p. cent chez des techniciens de laboratoire) et elles sont parfois hébergées au niveau du rhino-pharynx.
Bien que les Listeria sp. et Listeria monocytogenes soient des bactéries ubiquistes, la plupart des cas de contamination résultent de l'ingestion d'aliments fortement contaminés. La dose infectante pour l'homme n'est pas connue avec certitude, elle varie avec le statut immunitaire des individus et la virulence de la souche mais, les aliments incriminés contiennent généralement plus de 103 Listeria monocytogenes par gramme et dans la majorité des cas ils en renferment plus de 106 par gramme. Par voie orale, la dose infectante, est de l'ordre de 108 cellules pour la souris normale et de 109 cellules pour des singes.
Éléments d'épidémiologie concernant les listérioses animales
Dès les années 1940 et, surtout, depuis les années 1960, le rôle des ensilages dans la contamination des ruminants a été mise en évidence. Lors de leur préparation, les ensilages peuvent être contaminés par un faible nombre de bactéries. En surface et dans les premiers centimètres de l'ensilage, les conditions d'aérobiose permettent la multiplication des Listeria sp. et la faible acidification des couches superficielles de l'ensilage (pH en surface et sur les premiers centimètres supérieur ou égal à 5) associée à la température du milieu extérieur (un ensilage de maïs préparé en automne va passer l'hiver à l'extérieur) permettent un véritable enrichissement sélectif. Compte tenu du fait qu'il s'écoule au minimum 3 semaines et souvent plusieurs mois entre la fabrication d'un ensilage et sa distribution aux animaux, le nombre de bactéries peut être très important au moment de la consommation (plus de 107 unités formant colonies par kg). Lorsque l'ensilage est mal conservé et/ou mal préparé (notamment un tassement insuffisant), l'acidification à cœur est insuffisante (pH supérieur ou égal à 5) et l'anaérobiose n'est pas totale ce qui permet une prolifération des Listeria sp. Les ensilages ne sont pas seuls en cause et la pratique de l'enrubannage est également impliquée. Dans un enrubannage (balle d'herbe semi-séchée et enveloppée sous plastique), la conservation est assurée par l'action conjointe de la fermentation et de la dessiccation. Le pH d'un enrubannage (de l'ordre de 5,5 à 6) et le taux d'humidité (de l'ordre de 40 p. cent) autorisent la croissance de Listeria monocytogenes.
Éléments d'épidémiologie des listérioses humaines
Chez l'homme, les premiers cas de listériose ont été décrits dans les années 1960 mais il fallut atteindre les années 1979-1980 pour observer les premières anadémies et mettre en évidence le rôle des aliments. Ces anadémies se traduisent par de petites bouffées de moins de 20 cas ou par d'importantes anadémies pouvant regrouper plusieurs centaines de cas, évoluant sur des périodes prolongées (4 ans par exemple, dans l'anadémie suisse) et responsables d'une importante mortalité. Outre les anadémies, la transmission alimentaire est bien documentée pour un certain nombre de cas sporadiques dont on estime qu'environ 33 p. cent ont une origine alimentaire. Les infections nosocomiales étant très rares, il est probable qu'il existe d'autres modes de contaminations non identifiés.
La recherche systématique de Listeria a permis de montrer que de très nombreuses denrées peuvent être contaminées : végétaux (laitues, choux, céleris, concombres, champignons, pommes de terre, radis...), lait et produits laitiers (fromages à pâte molle et à croûte fleurie, fromages à pâte molle et à croûte lavée, fromages à pâte persillée, fromages à pâte pressée cuite ou non cuite, pâtisseries, poudres de lait et, dans une moindre mesure, les beurres, les crèmes glacées et les yaourts) carcasses de volailles (poulets, dindes, canards), viandes de porcs, viandes de bovins, viandes d'ovins, produits carnés (plats cuisinés à base de viande, jambons cuits, rillettes, langues en gelée, saucisses de type hot-dog, saucisses à base de viande de volailles, chipolatas, merguez, saucisses de Morteau, viandes séchées, salamis, pâtés, saucissons, sandwichs au poulet, poulets frits, beignets de poulet, hamburgers au poulet...), poissons et produits dérivés (saumon fumé, truite fumée, surimi, "caviar" de saumon...), coquillages (huîtres, moules, coques, palourdes...), crustacés (crevettes grises, crevettes roses, crabes, homards...)... Un aliment, même contaminé, n'est pas toujours dangereux. En effet, les résultats des dénombrements dans les aliments montrent que les cas de listériose humaine sont généralement dus à un aliment contaminé avec plus de 100 Listeria monocytogenes par gramme ou par millilitre. Ce fait suggère que seules les denrées fortement contaminées présentent un risque réellement important. Les produits les plus sensibles sont ceux qui peuvent favoriser la croissance des Listeria, qui ont une durée de vie longue et qui peuvent être consommés sans être chauffés (produits laitiers, charcuteries et produits de la pêche). En revanche, les produits stérilisés et notamment les conserves (par exemple, les charcuteries en conserve) sont totalement indemnes de Listeria avant ouverture.
La contamination peut intervenir à tous les stades de la fabrication et de la distribution mais, elle peut aussi se produire chez le consommateur. La prévalence de l'infection est faible (5 à 10 cas par million d'habitants) mais le taux de mortalité atteint 20 à 30 p. cent. La listériose de l'homme est présente dans les pays industrialisés mais elle est quasiment absente des pays en voie de développement. Outre les différences existant dans les moyens de diagnostic et de surveillance sanitaire, cette répartition géographique s'expliquerait par une meilleure hygiène et par la généralisation de la chaîne du froid dans les pays développés. En effet, de manière paradoxale, il semble que ce soit la bonne hygiène des procédés de fabrication et le développement de la chaîne du froid qui soient à l'origine d'une augmentation des cas de listériose observée depuis une quarantaine d'années. L'amélioration des conditions sanitaires sur les lieux de transformation des denrées alimentaires a pour conséquence une réduction de la contamination par des flores d'altération et/ou de putréfaction. De ce fait, associée à une réfrigération systématique, la date limite de consommation des aliments augmente. Si l'aliment contenait au départ quelques Listeria monocytogenes, celles-ci ont le temps de se multiplier d'autant plus que leur multiplication n'est pas entravée par d'autres proliférations microbiennes. L'aliment devient fortement contaminé et il est d'autant plus dangereux qu'il ne présente aucun signe d'altération visible. Bien sûr, un mauvais respect de la chaîne du froid ou de mauvaises conditions de stockage (peu de réfrigérateurs domestiques ont une température, en tous points, inférieure à + 4 °C !) accroissent les risques.
Depuis quelques années, dans tous les pays développés, l'incidence des listérioses diminue. Cette baisse est due à un meilleur contrôle des denrées alimentaires et à l'information des populations à risque.

Pouvoir pathogène

Listeria monocytogenes a été isolée pour la première fois lors d'une épidémie observée chez des lapins et des cobayes de laboratoire. Par la suite, des infections ont été décrites, dans pratiquement tous les pays, chez plus de 40 espèces d'animaux domestiques et sauvages ainsi que chez l'homme. Chez les ruminants, les deux espèces les plus fréquentes sont Listeria monocytogenes et Listeria ivanovii. Chez les autres espèces animales et chez l'homme seule Listeriamonocytogenes est vraiment importante.
Ruminants
Chez les ruminants domestiques, Listeria monocytogenes est responsable de méningo-encéphalites, de septicémies, d'avortements et de mammites et Listeria ivanovii est à l'origine d'avortements. La contamination se fait par voie digestive et les ensilages de mauvaise qualité sont une source majeure de germes. L'évolution de la maladie varie selon la forme clinique mais dans les formes nerveuses le pourcentage de mortalité est proche de 100.
Les méningo-encéphalites sont une forme classique chez les adultes mais aussi chez les très jeunes animaux. Après une incubation de l'ordre de 2 à 6 semaines, elles se traduisent par une prostration, un port anormal de la tête (l'animal regarde ses flancs), une marche en cercle (d'où le nom de "circling disease" donné à la maladie par les auteurs anglo-saxons), une perte de l'équilibre, parfois une hyperthermie, une atteinte des nerfs crâniens V, VI, VII, VIII, IX, X et XII se traduisant par une paralysie faciale et souvent unilatérale (strabisme, chute des paupières, chute des oreilles, difficultés de mastication, dysphagie, salivation excessive, protrusion de la langue, et diminution de la sensibilité à la douleur) puis, la maladie évolue vers un décubitus et la mort. Chez les ovins et les caprins la mort intervient en 2 à 3 jours mais, chez les bovins, la durée d'évolution est plus longue (4 à 14 jours). L'atteinte du cerveau pourrait résulter soit d'une migration intra-axonale dans les terminaisons nerveuses du nerf trigéminé soit d'une dissémination par voie hématogène.
Les septicémies sont principalement observées chez les animaux nouveau-nés et chez les jeunes mais, elles ont également été observées chez des brebis gravides. Dans ce dernier cas, les animaux présentent de la fièvre, une entérite sévère, des lésions d'ulcération sont présentes dans l'abomasum et sur la muqueuse intestinale et les plaques de Peyer présentent des abcès.
Les avortements peuvent être dus à Listeria monocytogenes et, moins fréquemment, à Listeria ivanovii. Ils résultent d'une contamination de l'utérus gravide par voie hématogène. La durée d'incubation est de l'ordre de 5 à 12 jours, les animaux sont affaiblis, anorexiques, ils peuvent présenter de la fièvre et une diarrhée profuse mais, parfois, aucun signe clinique n'est observé. Les avortements sont tardifs, ils sont généralement sporadiques (bien que, dans certains troupeaux de petits ruminants, ils puissent concerner jusqu'à 15 p. cent des femelles gravides) et ils s'accompagnent de rétention placentaire. Des complications de mammite, de métrite puis de septicémie sont parfois observées. Lors d'une infection proche du part, on note une mortalité néonatale.
Les mammites sont peu fréquentes et elles évoluent soit sous une forme clinique soit sous une forme sub-clinique. Dans certains cas, les animaux excrètent le germe sans présenter aucune inflammation mammaire. La présence de Listeria monocytogenes dans le lait constitue un danger important pour les consommateurs de lait cru ou pour la fabrication de produits au lait cru car les traitements antibiotiques sont peu efficaces et le germe est excrété dans le lait en grande quantité et durant une longue période (ainsi, une vache a excrété Listeriamonocytogenes durant 3 lactations consécutives à des concentrations moyennes de 103 unités formant colonies par mL). La contamination de la mamelle résulterait soit d'une localisation secondaire soit d'une pénétration par le canal du trayon.
Des uvéites, des kératoconjonctivites, des pneumonies, des endocardites et des myocardites ont également été décrites.
Autres espèces animales
Chez les monogastriques, les listérioses sont rares mais des septicémies et des méningo-encéphalites ont été décrites chez plusieurs espèces (chiens, chats, porcelets, poulains).
Chez les oiseaux, les infections provoquent une septicémie, des nécroses du foie, des nécroses du myocarde et des péricardites. Plus rarement, l'infection se traduit par des encéphalites (abattement, ataxie, torticolis, chute sur le côté, mouvements désordonnés des membres...).
Chez les lapins et chez les rongeurs de laboratoire, la forme la plus fréquente est une septicémie et, chez le lapin on note une monocytose marquée qui est à l'origine de l'appellationmonocytogenes. Chez le cobaye, les infections spontanées sont rares mais quelques cas de septicémie et de conjonctivite ont été décrits.
Homme
Les infections à Listeria monocytogenes sont connues depuis 1920 et elles s'observent, essentiellement (mais pas uniquement) chez les femmes enceintes (quel que soit le terme de la grossesse), les nouveau-nés contaminés par leurs mères et les individus présentant des troubles du système immunitaire dus à diverses causes. Ces derniers sont classés, par le Centre National de Référence des Listeria, en trois groupes avec un niveau de risque décroissant : 1) personnes atteintes d'hémopathies, transplantées, atteintes de SIDA ; 2) personnes atteintes de cancers solides, d'hépatopathies et les hémodialysés ; 3) personnes diabétiques mal équilibrées et les alcooliques. Classiquement, les personnes âgées sont considérées comme faisant partie des sujets à risque et certains chiffres publiés dans la littérature scientifique font état d'une incidence des listérioses 11 fois plus élevée à partir de 70 ans qu'entre 20 et 40 ans.
La contamination des adultes se fait le plus souvent par voie digestive et elle résulte soit de l'ingestion d'aliments contaminés soit d'une infection endogène liée à un portage intestinal. Dans ce dernier cas, des altérations de la muqueuse intestinale (liées par exemple à des infections gastro-intestinales) ou des altérations du système immunitaire local (immunothérapie, immunodépression) permettraient une invasion de la barrière intestinale. La réalité des infections endogènes est suggérée par les cas de listériose observés en 1987 à Philadelphie (36 cas de listériose dont 16 mortels). Ces cas étaient dus à de nombreuses souches ce qui excluait le rôle d'une unique source de contamination et, dans la plupart des cas, ils ont été observés chez des patients atteints de troubles gastro-intestinaux et présentant une érosion de la muqueuse intestinale. Des infections nosocomiales ont également été décrites (transmission par des intubateurs, des couveuses ou des thermomètres) mais elles sont rares et témoignent d'un non-respect des règles d'hygiène.
. Listériose foeto-maternelle
En France, depuis 1994, le nombre des listérioses foeto-maternelles est en diminution. Les femmes se contaminent durant les 6 premiers mois de grossesse et l'infection entraîne fréquemment un avortement, la naissance d'enfants mort-nés ou la naissance d'un enfant contaminé (soit par voie sanguine soit au moment de l'accouchement à partir d'un foyer endométrial). La contamination de l'amnios est silencieuse mais, un épisode fébrile d'allure pseudogrippal est souvent observé avant l'avortement ou l'accouchement. Chez le nouveau-né infecté, la listériose se traduit par une forme septicémique précoce avec formation de granulomes disséminés sur de nombreux organes (granulomatose septique infantile) ou par des formes méningées plus tardives.
. Listériose de l'adulte
Chez l'adulte, la listériose se traduit, le plus souvent, par une septicémie ou des infections du système nerveux central (méningites, méningo-encéphalites, parfois encéphalites, rarement abcès de cerveau). D'autres formes ont été décrites : gastro-entérites, endocardites, infections cutanées (papules ou pustules sur les bras et les mains observées chez des vétérinaires ou des éleveurs ayant été en contact avec des avortons contaminés), arthrites, péritonites (notamment chez des patients présentant une cirrhose du foie)...

Diagnostic

L'isolement des Listeria spp. est relativement simple lorsqu'elles sont abondantes dans le prélèvement à analyser et que celui-ci n'est pas contaminé par une flore associée. L'ensemencement d'une gélose d'usage courant telle qu'une gélose trypticase soja au sang (5 p. cent de sang de mouton, de cheval ou de lapin) permet alors l'isolement. Dans le cas particulier d'une hémoculture, les milieux classiquement utilisés conviennent pour les Listeria spp. Dans les formes neuro-méningées, le LCR contient souvent un nombre faible de bactéries car l'infection intéresse le parenchyme cérébral et ne se propage que secondairement aux méninges. Des techniques de PCR ont fait l'objet d'évaluation et elles permettent une détection de 200 unités formant colonies par mL. Dans la majorité des cas, notamment dans les denrées alimentaires, les Listeria sont en faible nombre et la flore associée est abondante. Il faudra alors avoir recours à des techniques d'enrichissement sélectif suivies d'un isolement sur des milieux sélectifs.
Des tests commerciaux permettent une détection rapide des Listeria présentes dans les denrées alimentaires après enrichissement sélectif. Certains de ces tests ont été validés par L'AFNOR. Ils reposent soit sur des techniques immuno-enzymatiques utilisant des anticorps monoclonaux spécifiques du genre Listeria soit sur des techniques faisant appel à des sondes spécifiques de Listeria monocytogenes et à des tests PCR. Ces différents tests ne sont pas destinés à un diagnostic clinique effectué à partir de prélèvements d'origine humaine ou animale.
Le diagnostic sérologique (agglutination, fixation du complément, immunoprécipitation, détection des anticorps anti-listériolysine O) est soit trop peu sensible soit trop peu spécifique pour apporter à l'heure actuelle une aide au diagnostic.

Sensibilité aux antibiotiques

In vitro, Listeria monocytogenes et les autres Listeria spp. sont généralement sensibles à de nombreux antibiotiques : pénicilline G, ampicilline, amoxicilline, azlocilline, imipénème, gentamicine, sisomicine, nétilmicine, amikacine, kanamycine, streptomycine, érythromycine, clarithromycine, roxithromycine, tyrothricine, vancomycine, teicoplanine, daptomycine, triméthoprime-sulfaméthoxazole, rifampicine et tétracyclines. Un résistance naturelle est notée vis-à-vis des céphalosporines (notamment vis-à-vis des céphalosporines de 3ème génération à large spectre comme la céfotaxime ou la céfépime), de l'aztréonam, de l'acide nalidixique, de l'ofloxacine (la D-ofloxacine est complètement inactive alors que le deuxième composant de l'ofloxacine, la lévofloxacine, est modérément active), des fluoroquinolones récentes et de la fosfomycine. La sensibilité est intermédiaire pour la céfalotine, la ciprofloxacine, le chloramphénicol et la clindamycine.
Quelques rares souches sont capables d'acquérir une résistance à la streptomycine, à la kanamycine, à la gentamicine, au triméthoprime, aux tétracyclines ou à la rifampicine. L'émergence des souches résistantes résulte généralement de l'acquisition de plasmides ou de transposons conjugatifs. La résistance à la tétracycline est la résistance acquise la plus fréquemment observée chez Listeria monocytogenes aussi bien chez des souches isolées de prélèvements cliniques que chez des souches isolées des aliments et de l'environnement.
Le traitement fait généralement appel à une association pénicilline G (ou ampicilline) - gentamicine. L'association triméthoprime - sulfaméthoxazole constitue une bonne alternative chez les sujets allergiques aux bêta-lactamines. Cette dernière association présente l'avantage de bien pénétrer la barrière hémoméningée et d'être active sur les bactéries intracellulaires. Chez l'homme, la vancomycine est parfois utilisée dans le traitement des formes septicémiques (la grande variabilité des concentrations atteintes dans le LCR conduit à émettre des réserves sur son utilisation dans les formes neuro-méningées).

Prophylaxie

La prophylaxie médicale (vaccination et/ou antibioprophylaxie) n'est pas utilisée.
La prophylaxie des infections à Listeria et notamment des anadémies de listériose humaine est avant tout une prophylaxie sanitaire qui nécessite un contrôle de tous les échelons de la filière agro-alimentaire. Cette prévention est toutefois très délicate car les Listeria sp. sont des germes ubiquistes dont l'éradication est illusoire. De plus, la détection des denrées alimentaires contaminées ne peut résoudre tous les problèmes. En effet, après fabrication d'un aliment, la présence d'une seule cellule dans un produit apte à assurer sa multiplication représente un danger potentiel pour un consommateur fragile. Pour déceler 0,1 p. cent de produits contaminés avec un taux de réussite de 95 p. cent, il faudrait analyser 2000 produits. Dans ces conditions, un industriel ne peut certifier que ses denrées alimentaires sont totalement exemptes de Listeria monocytogenes.
Prévention dans les élevages
Les ensilages doivent être correctement préparés et conservés. Un soin particulier doit être apporté au tassement et à l'absence de terre. L'ensemencement des ensilages avec des souches de Lactococcus lactis ou de Lactobacillus plantarum permet d'inhiber la croissance des Listeria et l'utilisation de ce procédé apparaît prometteur.
L'hygiène des locaux et en particulier de la salle de traite est primordiale (réduction des contaminations fécales, propreté et désinfection du matériel du traite...). Les désinfectants classiques (détergent acide anionique, ammonium quaternaire, iode, hypochlorite...) sont actifs sur Listeria monocytogenes.
Le lait stocké à la ferme doit être conservé à une température ne dépassant pas 4 °C et une recherche systématique de Listeria sp. doit être entreprise en vue de détecter les vaches excrétrices. Cette recherche peut s'effectuer avec un rythme annuel ou semestriel et être réalisée à l'échelon individuel ou, pour les grands effectifs, sur des échantillons successifs de taille de plus en plus réduite. La réforme des femelles excrétrices est une nécessité.
Diminution de la contamination des matières premières
Tout doit être fait pour éviter la contamination des matières premières (hygiène de la traite, hygiène de l'abattage, surveillance des locaux et des conditions de stockage, hygiène corporelle et vestimentaire des manipulateurs, sélection rigoureuse de la matière première lorsqu'elle est destinée à l'élaboration d'un produit cru...).
En moyenne, 2 à 4 p. cent des prélèvements de lait cru sont contaminés et cette contamination présente un risque important pour les produits fabriqués à base de lait cru et qui, comme certains fromages, permettent une bonne multiplication du germe (environ 10 p. cent des fromages au lait cru sont contaminés). En revanche, la pasteurisation du lait (72 °C pendant 15 secondes) est considérée comme efficace si elle est correctement effectuée (nettoyage et désinfection régulières des pasteurisateurs, vérification des réglages, surveillance de l'opération). L'anadémie due à du lait pasteurisé et observée dans le Massachusetts en 1983, aurait résulté d'une contamination intervenue après la pasteurisation. De même, l'anadémie due à du beurre pasteurisé et observée en Finlande en 1999 aurait résulté d'une contamination de la chaîne de conditionnement.
Les carcasses des animaux de boucherie sont essentiellement contaminées en surface et, à l'abattoir, le poste de dépouillage est un point critique de contamination. Ultérieurement, les phases de découpe et de conditionnement accroissent les risques. Il est donc nécessaire de veiller au respect strict des normes d'hygiène pour chacun de ces postes à risque. Heureusement, la cuisson des viandes de boucherie limite les risques d'infections alimentaires.
Le traitement antimicrobien des matières premières (ionisation, irradiation, système lactoperoxydase, utilisation d'antimicrobiens biologiques, traitement par des acides organiques tels que l'acide lactique, l'acide citrique ou l'acide acétique...) a fait l'objet de très nombreux travaux. C'est notamment le cas de l'utilisation de bactériocines produites par des bactéries lactiques (¤ Carnobacterium sp., Lactobacillus sp., Leuconostoc sp., Pediococcus sp. ...).
Maîtrise de la transformation
Les Listeria sp. sont introduites dans les locaux de transformation par les matières premières contaminées, par les équipements de manutention contaminés, par les chaussures et les vêtements du personnel, par les individus porteurs sains... Leur croissance et leur survie est favorisée par l'humidité et par la présence de nutriments. Listeria monocytogenes est capable d'adhérer à de nombreuses surfaces (y compris le verre ou l'acier inoxydable), elle survit dans les biofilms présents dans l'environnement des entreprises de transformation, elle peut être retrouvée sur les mains du personnel même après lavage et elle survit dans les aérosols. L'utilisation de conditionnement sous vide ou sous atmosphère modifiée n'a aucun effet significatif sur la croissance de Listeria monocytogenes (bactérie aéro-anaérobie), il en va de même pour la présence des nitrites (du moins aux concentrations résiduelles autorisées dans les aliments c'est à dire 150 mg/kg), pour la congélation à - 18 °C et même pour des cycles successifs de congélation-décongélation. Les conditionnements sous atmosphère modifiée (remplacement de l'air par un mélange d'oxygène, de dioxyde de carbone et d'azote) ont pour but d'augmenter la date limite de consommation (DLC) en inhibant la croissance des flores d'altération. Dans ces conditionnements, la croissance de Listeria monocytogenes peut être favorisée par l'absence de développement des flores d'altération et les travaux de Harrison et al. (2000) montrent qu'il est nécessaire de conserver ces aliments à une température maximale de 4 °C afin d'éviter une croissance trop importante des éventuelles Listeria.
Pour prévenir toute contamination, la préparation des denrées alimentaires doit être effectuée dans le strict respect des bonnes pratiques d'hygiène (hygiène des locaux, hygiène du matériel, hygiène corporelle, hygiène vestimentaire, hygiène gestuelle, hygiène du conditionnement, hygiène du stockage) et elle nécessite la mise en place d'un système d'assurance qualité de type HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point). La formation et la sensibilisation du personnel sont particulièrement importantes.
Les entreprises agro-alimentaires sont tenues de pratiquer des auto-contrôles et ceux ci sont complétés par des contrôles officiels. La fréquence des auto-contrôles est laissée à l'appréciation des industriels mais des recommandations sont édictées par les autorités sanitaires. Ces recommandations sont variables selon le type d'industrie, selon les quantités de produits fabriqués... Globalement, les recommandations prévoient au moins un contrôle par trimestre.
Respect de la chaîne du froid et réduction des dates limites de consommation
Listeria monocytogenes peut se multiplier à basse température mais le temps de génération est beaucoup plus long qu'à température ambiante. Le respect de la chaîne du froid est donc primordial pour éviter une multiplication excessive. Si les industriels et des commerçants ont les capacités techniques d'assurer une bonne conservation des aliments, il n'en va pas toujours de même pour les consommateurs. Un produit présentant très peu de bactéries au moment de la vente peut devenir fortement contaminé lorsqu'il est conservé plusieurs jours voire même plusieurs semaines dans un réfrigérateur domestique dont la température est généralement supérieure à + 4 °C. L'éducation des consommateurs est un point important mais il serait illusoire de croire qu'elle pourra concerner tous les individus. Dans ces conditions, une diminution des dates limites de conservation peut constituer une bonne alternative. Récemment, une réduction de 12 jours des dates limite de consommation des produits de charcuterie a été décidée par l'administration française.
Information des consommateurs et des populations à risque
Les réfrigérateurs ménagers jouent un rôle important dans la contamination des aliments : nettoyage et désinfection irrégulières, température souvent voisine de 7 à 8 °C, absence de séparation des aliments... Les analyses bactériologiques faites sur les réfrigérateurs des malades révèlent qu'ils sont fréquemment contaminés par des Listeria (dans une étude, 81 réfrigérateurs sur les 121 examinés, soit un pourcentage supérieur à 66, ont permis d'isoler Listeria monocytogenes).
Outre le respect des bonnes conditions de stockage, il est indispensable que les sujets à risque (femmes enceintes, patients immunodéprimés et personnes âgés) connaissent les précautions permettant de réduire le risque de contamination d'origine alimentaire. Ces recommandations ont fait l'objet d'une circulaire de la Direction Générale de la Santé diffusée en mars 1993 et elles sont les suivantes : . Pour les achats de produits de charcuterie consommés en l'état (pâtés, rillettes, produits en gelée, jambon...) préférer les produits préemballés aux produits vendus à la coupe. Si ces produits sont achetés à la coupe, ils devront être consommés rapidement après leur achat. . Éviter la consommation de lait cru et de produits à base de lait cru. . Cuire soigneusement les aliments crus d'origine animale. . Laver soigneusement les légumes crus et les herbes aromatiques. . Dans le cas de repas qui ne sont pas pris en collectivité, les restes alimentaires et les plats cuisinés doivent être réchauffés soigneusement avant consommation immédiate. . Conserver les aliments crus (viandes, légumes, etc.) séparément des aliments cuits ou prêts à être consommés. . Se laver les mains, nettoyer les ustensiles de cuisine après la manipulation d'aliments non cuits. . Nettoyer fréquemment et désinfecter ensuite avec de l'eau de Javel son réfrigérateur.
Le numéro 4 du 25 janvier 2000 du Bulletin Epidémiologique Hebdomadaire donne quelques précautions supplémentaires : . Éviter les produits de charcuterie cuite tels que les rillettes, pâtés, foie gras, produits en gelée, etc. . Éviter la consommation de poissons fumés, de coquillages crus, de surimi, de tarama, etc. . Éviter de consommer crues des graines germées telles que les graines de soja. . Enlever la croûte des fromage. . S'assurer que la température du réfrigérateur est suffisamment basse (4 °C). . Respecter les dates limites de consommation.
Les recommandations des Centers for Disease Control and Prevention (CDC d'Atlanta) sont comparables à celles édictées par la Direction Générale de la Santé. Toutefois, les CDC édictent des normes applicables à tous les individus (cuire soigneusement les aliments d'origine animale, laver soigneusement les légumes crus, éviter la consommation de lait cru et de produits à base de lait cru, se laver les mains et nettoyer les ustensiles de cuisine après la manipulation d'aliments non cuits) et des normes supplémentaires concernant les individus à risque (éviter la consommation de tous les fromages à pâte molle même fabriqués avec du lait pasteurisé, éviter la consommation des plats cuisinés à l'avance ou des aliments de restauration rapide (comme les hot-dogs) qui n'ont pas été réchauffés longtemps à température élevée).

LEPTOSPIRA

Fiche récapitulative

Systématique

Le genre Leptospira est un des genres de la famille des Leptospiraceae (ordre des Spirochaetales, classe des Spirochaetes, division ou phylum des "Spirochaetes", domaine ou empire des "Bacteria").
Avant octobre 1987, le genre Leptospira comprenait 3 espèces : (i) Leptospira interrogans regroupant les souches pathogènes pour l'homme et/ou l'animal, (ii) Leptospira biflexarassemblant les souches non pathogènes isolées de l'eau, de la boue et parfois de l'homme ou de l'animal et (iii) Leptospira parva, espèce non pathogène isolée de l'eau, d'un échantillon d'albumine bovine et de l'utérus d'une truie. Leptospira parva présentait des caractères particuliers et, le 11 juillet 2005, cette espèce a été reclassée dans un nouveau genre (Turneriella) avec la dénomination de Turneriellaparva.
À compter d'octobre 1987, des études d'hybridation ADN - ADN ont modifié de manière radicale la taxonomie des leptospires et ont permis de décrire plusieurs nouvelles espèces (voir Leptospira in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature). En pratique, le taxon de base pour les leptospires est le sérovar et les sérovars apparentés sont rassemblés dans des sérogroupes. L'une des difficultés rencontrée lors de l'étude du genreLeptospira tient au fait qu'il n'y a pas une superposition entre les espèces nouvellement définies et les divisions sérologiques. Toutes les sérovars d'un même sérogroupe n'appartiennent pas à la même espèce, une seule espèce est constituée de sérovars appartenant à divers sérogroupes et les souches d'un unique sérovar peuvent être réparties entre différentes espèces. Aussi, la taxonomie utilisée dans ce fichier ne suivra pas la "bactériologie moderne" et nous considèrerons que les sérovars pathogènes appartiennent à l'espèce Leptospira interroganset que les sérovars non pathogènes appartiennent à l'espèce Leptospira biflexa. De même, la nomenclature utilisée ne sera pas conforme à celle préconisée par le "sous-comité de taxonomie du genre Leptospira" et nous écrirons, par exemple, LeptospiraIcterohaemorrhagiae alors que la nomenclature correcte (au sens du sous-comité de taxonomie du genre Leptospira) serait Leptospira interrogans sérovar Icterohaemorrhagiae.

Principaux caractères bactériologiques

Les leptospires présentent tous les caractères de l'ordre des Spirochaetales et de la famille des Leptospiraceae. Ce sont des bactéries de 0,1 à 0,2 mm de diamètre (un microscope à fond noir est indispensable pour leur observation) et de 6 à 12 mm de longueur, finement spiralées, présentant des extrémités en crochets, mobiles grâce à deux flagelles (un à chaque pôle de la cellule) qui ne se chevauchent pas au centre de la cellule, aérobies strictes, catalase positive, oxydase négative, chimio-organotrophes.
Sur le plan génétique, des études effectuées sur quelques souches révèlent des particularités : . Le génome est constitué de 2 chromosomes circulaires de taille inégale. . Les gènes codant pour les ARNr sont peu nombreux et ils sont répartis isolément sur le chromosome.
La culture des leptospires est longue (temps de génération de 4 à 5 heures pour les sérovars saprophytes et de 8 à 12 heures pour les sérovars pathogènes), difficile et elle nécessite des milieux spéciaux. Le milieu le plus souvent utilisé est le milieu Tween-albumine ou milieu EMJH (Ellinghausen - McCullough modifié par Johnson et Harris) qui est commercialisé. La croissance est appréciée par une observation des cultures au microscope à fond noir.

Habitat et pouvoir pathogène

Les sérovars pathogènes ont pour habitat les animaux infectés, malades ou non, qui hébergent le germe notamment dans les tubules rénaux et le tractus génital. Le réservoir de germes est variable selon les sérovars : rat pour Leptospira Icterohaemorrhagiae ; campagnol pour Leptospira Grippotyphosa ; chien pour Leptospira Canicola ; bovins et ovins pour LeptospiraHardjo ; porcs et suidés sauvages pour Leptospira Pomona ; ... Cette spécificité réservoir-sérovar n'est pas exclusive et de nombreuses espèces animales peuvent être des réservoirs pour de nombreux sérovars.
Les animaux porteurs perpétuent l'infection de leurs congénères par transmission directe (passage transplacentaire, rapports sexuels, allaitement), ils peuvent contaminer l'homme par contact direct et ils contaminent d'autres espèces animales et l'homme par transmission indirecte (contact avec le milieu extérieur contaminé principalement par l'urine des animaux infectés). Dans le milieu extérieur, les leptospires pathogènes ne se multiplient pas mais ils survivent dans l'eau ou les sols boueux à pH légèrement alcalin, d'une salinité très faible et en l'absence de rayonnements ultraviolets (les sérovars pathogènes sont 3 à 5 fois plus sensibles aux radiations UV que les sérovars saprophytes). Cette survie peut atteindre jusqu'à 6 mois.
Les leptospiroses sont observées chez de nombreuses espèces de mammifères y compris l'homme. En revanche, elles ne semblent pas exister chez les oiseaux et, expérimentalement, il est impossible d'infecter les oiseaux adultes.
D'une manière générale, chez les animaux, les infections chroniques sont beaucoup plus fréquentes que les infections aiguës ou subaiguës et dans la grande majorité des cas les infections sont asymptomatiques. Les formes aiguës se caractérisent par des septicémies, des hépatites, des néphrites et des hémoglobinuries. Dans les formes subaiguës, les signes généraux sont moins intenses et les avortements fréquents. Dans les formes chroniques, le tableau clinique est dominé par des avortements, des néphrites interstitielles et chez certaines espèces par de l'infertilité et des uvéites.

Leptospiroses de l'homme
Chez l'homme, les leptospiroses sont principalement des zoonoses professionnelles ou des zoonoses de loisir.
L'homme est sensible à tous les sérovars de Leptospira interrogans et la gravité de la maladie dépend plus de l'inoculum, de la virulence de la souche et de la sensibilité individuelle que du sérovar. Tous les sérovars peuvent entraîner une forme grave ou mortelle toutefois, les sérovars Hardjo, Grippotyphosa ou Pomona et surtout les sérovars Icterohaemorrhagiae, Copenhageni et Bataviae sont réputés plus pathogènes. Aucun syndrome clinique particulier ne peut être rattaché à tel ou tel sérovar et la leptospirose de l'homme est typiquement une maladie biphasique. Dans une première phase, qualifiée de leptospirémique, les symptômes apparaissent brutalement (fièvre, céphalée, myalgies, éventuellement signes digestifs ou respiratoires) et les leptospires sont isolés du sang et du liquide céphalo-rachidien. Après une amélioration de l'état général, la seconde phase ou phase immune, coïncide avec l'apparition des anticorps et elle donne lieu à des signes cliniques variés. La forme ictérique sévère (maladie de Weil) est relativement rare (environ 5 p. cent des cas). Elle débute par un tableau septicémique (fièvre élevée, céphalées, prostration, troubles de la conscience, ...) puis la fièvre commence à diminuer vers le 5ème jour. La deuxième phase, au cours de laquelle apparaissent les anticorps (vers le 10ème jour), est caractérisée par une insuffisance rénale, des hémorragies diffuses, une atteinte hépatique (avec parfois un ictère flamboyant), un rash cutané, des signes méningés et myocardiques. L'ictère disparaît progressivement entre le 15ème et le 25ème jour et cette disparition peut être accompagnée d'une remontée thermique. Le taux de mortalité qui varie entre 15 et 40 p. cent, dépend des moyens de réanimation disponibles. Les formes non ictériques sont très diverses : syndrome grippal avec atteintes multiviscérales, syndrome hémorragique, atteinte neuro-méningée, insuffisances rénales, atteintes respiratoires avec hémorragies pulmonaires, simple malaise général avec fièvre et myalgies, ... L'évolution peut être bénigne ou conduire à la mort. Des complications oculaires (uvéite, irido-cyclite, kératite, rétinite hémorragique) peuvent provoquer une cécité.

Leptospiroses des carnivores
Les principaux sérovars responsables d'infections chez les carnivores sont Canicola et Icterohaemorrhagiae.
L'infection par le sérovar Icterohaemorrhagiae se caractérise par un syndrome hémorragique aigu ou subaigu, par des atteintes hépatiques sévères et par un syndrome urémique. Les animaux sont abattus, ils présentent un ictère, une gastro-entérite hémorragique, de la fièvre et des myalgies. Les analyses biologiques révèlent une leucocytose, une thrombocytopénie et une élévation de la concentration des enzymes hépatiques, de la bilirubine, de l'urée et de la créatinine. L'infection par le sérovar Canicola est à l'origine de néphrites interstitielles chroniques et, dans environ 15 p. cent des cas, d'atteintes hépatiques. Ces formes classiques sont actuellement moins fréquentes car ces deux sérovars sont inclus dans les vaccins. Les infections dues aux autres sérovars conduisent à des atteintes rénales (lésions des tubules rénaux avec glycosurie) et parfois à un ictère (notamment lors d'infection avec le sérovar Bratislava). Le sérovar Bratislava peut être responsable d'avortements et d'infertilité.
Chez le chat, les leptospiroses sont beaucoup moins fréquentes ou non diagnostiquées. Les sérovars identifiés sont Icterohaemorrhagiae, Pomona, Grippotyphosa, Ballum et Canicola. Les signes cliniques sont comparables à ceux observés chez le chien.

Leptospiroses du cheval
L'infection des chevaux est souvent asymptomatique, mais des anticorps sont fréquemment mis en évidence chez des animaux sains. Les principaux sérovars sont Pomona, Icterohaemorrhagiae, Grippotyphosa, Autumnalis, Canicola, Sejroe et Bratislava.
Lorsque l'infection est cliniquement exprimée, elle se traduit par des avortements, des atteintes rénales, des atteintes hépatiques ou par des atteintes générales chez le poulain. Toutefois, la forme clinique la plus importante est une uvéite qui, expérimentalement, intervient 12 à 24 mois après une inoculation de leptospires. Cette uvéite qualifiée de "uvéite isolée du cheval" ne présente pas de caractères particuliers mais, si elle persiste ou si elle récidive, elle est à l'origine de troubles de la vision et de lésions du bulbe oculaire (atrophie de l'iris, opacification de la cornée, opacification du cristallin, ...). Avant 1988, la forme récurrente de cette uvéite était connue sous le nom de "fluxion périodique des yeux" et les anglo-saxons la qualifie toujours de "equine periodic ophthalmia". Chez les chevaux atteints d'uvéite, des leptospires sont parfois isolés de l'humeur aqueuse. Toutefois, la pathogénie de cette affection résulte d'une réaction immunitaire due à la présence de communautés antigéniques entre Leptospira interrogans et les tissus oculaires (notamment cristallin et cornée). En France, l'uvéite isolée du cheval, quelle que soit son étiologie (la leptospirose n'est qu'une des étiologies possibles), est un vice rédhibitoire.

Leptospiroses des bovins
Les sérovars Pomona et Hardjo sont les plus fréquents chez les bovins.
L'infection conduit généralement à un avortement au cours du dernier trimestre de gestation. Dans certains cas, l'infection est aiguë et les animaux présentent une anémie, un ictère, une hémoglobinurie, des signes de pneumonie et parfois des symptômes méningés. Deux à quatre mois plus tard, il est possible de noter des cas d'avortement et de mortinatalité. Leptospira Pomona et Leptospira Hardjo sont à l'origine d'un syndrome fébrile, d'une anorexie et, chez les vaches laitières, d'une chute importante voire totale de la sécrétion lactée durant une période de 2 à 10 jours. Le lait est de couleur jaune, il renferme des grumeaux et souvent du sang. Les répercussions sur la production de lait sont parfois les seuls signes observés. Cette forme clinique, appelée le "milk-drop syndrome", est souvent due au sérovar Hardjo.

Leptospiroses des petits ruminants
Chez le mouton, les formes frustres voire même asymptomatiques sont les plus fréquentes. Lors de leptospiroses aiguës (rares), on note de l'anorexie, un état d'abattement, une hémoglobinurie, un ictère, une anémie et une mortalité importante chez les agneaux. Dans la forme chronique, des néphrites ont été observées mais les signes cliniques les plus fréquents sont des troubles de la reproduction (mortinatalité et surtout avortements). Les principaux sérovars retrouvés en France sont les sérovars Grippotyphosa, Sejroe, Icterohaemorrhagiae et Tarassovi.
Chez la chèvre, l'infection conduit à un ictère, à une hémoglobinurie, à une infécondité, à des avortements et à un taux de mortalité important chez les jeunes. Les sérovars les plus fréquents sont Grippotyphosa, Pomona, Icterohaemorrhagiae et Canicola.

Leptospiroses du porc
Chez le porc, les sérovars Pomona, Tarassovi, Bratislava, Muenchen, Icterohaemorrhagiae et dans une moindre mesure Sejroe et Hardjo (élevages de plein air) semblent les plus fréquents. Les sérovars Pomona et Bratislava sont bien adaptés au porc.
Chez le porc, les leptospiroses s'expriment sous des formes très diverses : formes inapparentes, formes sub-cliniques (néphrites interstitielles chroniques conduisant à la saisie des reins), formes modérées (fièvre, anorexie, retards de croissance), formes sévères (fièvre, ictère, hémorragie, mort). Mais, les signes cliniques les plus fréquents consistent en des troubles de la reproduction (infertilité, avortements le plus souvent tardifs, contamination des porcelets par voie transplacentaire).

Facteurs de pathogénicité

Les leptospires pénètrent par voie transcutanée (peau saine dont la perméabilité est augmentée par un séjour prolongé dans l'eau, présence d'abrasions, d'excoriations ou de lésions plus importantes) ou muqueuse (conjonctivale, nasale, pharyngée, digestive, génitale). Le germe n'est généralement pas présent dans la salive et les morsures ne jouent pas un rôle direct dans la contamination de l'homme (elles sont cependant à l'origine de plaies pouvant offrir une porte d'entrée à la bactérie). Par la suite, les bactéries passent dans le sang où elles se multiplient avec un temps de doublement estimé à 8 heures puis gagnent la rate, le foie, le cerveau et d'autres organes. Les lésions les plus précoces sont des lésions des endothéliums vasculaires conduisant à des ischémies responsables de nécrose des tubules rénaux, de lésions d'hépatite, de méningite, de myosite et de placentite. Le développement d'une réponse immunitaire (anticorps opsonisants) peut entraîner une élimination des bactéries et la guérison mais, le germe peut également persister dans des sites privilégiés comme les tubes rénaux proximaux, le cerveau, la chambre antérieure de l'œil ou le tractus génital.
La virulence des leptospires se perd rapidement in vitro si bien que le passage sur animal sensible est nécessaire à la conservation du pouvoir pathogène. Les facteurs de virulence sont très mal connus. . La mobilité particulière des leptospires (capable de se mouvoir dans des environnements visqueux) leur permet de franchir les barrières cutanéo-muqueuses ou d'envahir des milieux denses comme l'humeur aqueuse ou l'humeur vitré. . L'activité endotoxinique du LPS est controversée mais, chez les patients traités aux antibiotiques, on observe parfois une réaction de Jarisch-Herxheimer accompagnée d'un test limulus positif. . La présence de toxines se réduit à la présence d'hémolysines. . L'adhésion des leptospires a été démontrée in vivo et elle ne concerne que les sérovars pathogènes. Cette adhésion, inhibée par les anticorps, impliquerait des structures de surface. . Les leptospires trouveraient dans l'urée une source d'azote prépondérante ce qui expliquerait leur affinité pour les tubules rénaux où ils sont présents dans la lumière tubulaire. Les sérovars pathogènes possèdent une activité uréasique leur permettant de maintenir un pH alcalin favorable à leur croissance. . La possibilité d'une pénétration intracellulaire est controversée. In vivo, par microscopie électronique, on peut voir des leptospires intracellulaires dans les cellules parenchymateuses hépatiques ou dans les cellules épithéliales des tubules rénaux. Toutefois, la persistance de ces bactéries dans les cellules n'a jamais été démontrée dans des études in vitro.

Diagnostic bactériologique

Les leptospires de l'espèce Leptospira interrogans appartiennent au groupe de risque 2 (arrêté du 8 juillet 1994) et leur manipulation nécessite des précautions (hottes, port de gants imperméables, lunettes protectrices, ...).
Lors d'infections aiguës, les leptospires peuvent être recherchés dans le sang (les chances d'isoler le germe sont d'autant plus grandes que le prélèvement est précoce), le LCR, l'urine, le liquide pleural des avortons ou dans divers tissus. Après 8 à 10 jours d'évolution, les prélèvements sont constitués par de l'urine ou divers produits d'autopsie (rein, cerveau, organes des avortons, ...). Les prélèvements doivent être effectués avant toute antibiothérapie et ne doivent pas être congelés. Si l'ensemencement du sang ne peut être immédiat, il sera recueilli sur un tube hépariné (l'héparine est préférable au citrate qui provoque une acidification néfaste au développement des leptospires). Les urines, prélevées dans de bonnes conditions d'asepsie, doivent parvenir au laboratoire le plus rapidement possible (en moins d'une heure) ou être conservées à + 4 °C et à l'obscurité. L'acidité des urines étant préjudiciable à la survie des leptospires, il est souhaitable de réaliser une alcalinisation préalable par une médication au bicarbonate de sodium (à défaut, il est possible d'ajouter une solution tamponnée stérile dans le prélèvement).
La recherche des leptospires peut se faire par un examen direct au microscope à fond noir ou après coloration.
L'examen au microscope à fond noir doit se réaliser sur des prélèvements très frais au sein desquels les leptospires auront conservé leur mobilité (la mobilité particulière de ces germes est importante pour orienter le diagnostic). Les leptospires apparaissent comme de fins spirochètes, aux extrémités recourbées en crochets et présentant une mobilité par rotation, flexion et translation. L'examen microscopique présente de nombreux inconvénients : . il nécessite un observateur entraîné ; . il ne permet pas de différencier les leptospires pathogènes des leptospires saprophytes ni de différencier le genre Leptospira des genres Leptonema et Turneriella ; . sa sensibilité est faible (le seuil de détection est estimé à 104 bactéries/mL) ; . l'excrétion étant intermittente, il doit être renouvelé. Pour toutes ces raisons, l'examen au fond noir doit être considéré comme un test d'orientation et il doit être confirmé par une mise en culture. Les urines ou le LCR seront centrifugés et l'examen sera pratiqué sur le liquide prélevé à proximité du culot de centrifugation. Pour le sang, on procède à une double centrifugation : une première centrifugation (1000 g, 10 minutes) a pour but d'éliminer les cellules, une deuxième centrifugation (4000 g, 20 minutes) a pour but de concentrer les leptospires.
Les techniques de coloration par imprégnation argentique sont d'un intérêt limité et on leur préférera une coloration par l'acridine orange ou des "colorations" faisant appel à des réactions immunologiques (immunofluorescence ou "coloration" à la peroxydase) qui nécessitent l'utilisation d'antisérums spécifiques et qui sont généralement réservées à des laboratoires spécialisés.
La mise en culture est réservée à des laboratoires spécialisés.
L'identification du genre Leptospira repose sur les caractères morphologiques ainsi que sur son aptitude à pousser dans le milieu EMJH (à l'exception de Leptonema illini et deTurneriella parva, les autres spirochètes ne poussent pas sur ce milieu). La détermination du sérogroupe et du sérovar se fait par la technique de micro-agglutination (agglutination lyse de Martin et Pettit). Elle nécessite de posséder toutes les souches de référence ainsi que leurs antisérums et elle est réservée à des laboratoires hautement spécialisés tels que les centres collaborateurs OMS.

Diagnostic sérologique

Le diagnostic des leptospirose est assuré essentiellement par sérologie. Comme pour la très grande majorité des examens sérologiques, deux prélèvements espacés de 8 à 10 jours sont nécessaires à l'établissement du diagnostic des formes aiguës. Le diagnostic sérologique n'est possible que 10 à 12 jours après l'apparition des symptômes et une antibiothérapie préalable retarde l'apparition des anticorps, peut diminuer les titres et même négativer des réactions comme l'ELISA.
Un test ELISA faisant appel à un antigène extrait d'une souche de Leptospira Patoc se révèle spécifique (spécificité de genre) mais il présente l'inconvénient d'être fréquemment négatif lorsque l'infection est due à certains sérovars comme Grippotyphosa ou Australis. L'utilisation de plusieurs sérovars comme antigène améliore les résultats mais alourdit la mise en œuvre de la réaction. Sous sa forme actuelle, l'ELISA est considéré comme un test de dépistage.
Le test de micro-agglutination microscopique ou MAT (ancienne réaction d'agglutination-lyse de Martin et Pettit) est la technique de référence. Il consiste à mettre en présence le sérum à tester avec des cultures vivantes de leptospires puis à évaluer le degré d'agglutination au microscope à fond noir. Cette technique de réalisation difficile (il faut entretenir les souches de leptospires au laboratoire) et d'interprétation délicate est réservée aux laboratoires spécialisés.

Diagnostic par amplification génique

En raison des difficultés du diagnostic bactériologique classique et du diagnostic sérologique, des techniques d'amplification génique par PCR ont été proposées. L'amplification d'une séquence de 331 pb du gène rrs, spécifique du genre Leptospira, couplé à l'hybridation par une sonde complémentaire a été mise au point à l'Institut Pasteur de Paris. Elle permet un diagnostic rapide (36 heures) et pouvant être positif dès le premier jour d'évolution de la maladie sur des échantillons de sang ou d'urine. Sa positivité sur l'humeur aqueuse permet d'effectuer le diagnostic des complications oculaires.
D'autres techniques d'amplification ont été proposées notamment une technique amplifiant une séquence du gène rrs mais utilisant deux jeux d'amorces différents : un jeu spécifique des souches pathogènes et un jeu spécifique des souches saprophytes.

Sensibilité aux antibiotiques

Chez l'homme, l'efficacité des traitements par la doxycycline et la pénicilline a été démontrée par des études cliniques. Chez l'animal, les antibiotiques les plus utilisés sont la streptomycine, les tétracyclines, la pénicilline G et l'ampicilline. L'intérêt d'un traitement antibiotique dans l'uvéite isolée du cheval reste à démontrer car cette affection résulte d'un mécanisme immunitaire.

Prophylaxie

La prophylaxie sanitaire est difficile compte tenu du grand nombre d'espèces animales susceptibles d'héberger des leptospires et de la survie de ces bactéries dans le milieu extérieur. Elle repose sur l'information des personnels à risque, la lutte contre les rongeurs, l'assèchement des collections d'eau par drainage, l'assainissement des berges des cours d'eau, le contrôle des eaux de baignade, le nettoyage des locaux infectés (abattoirs, cliniques vétérinaires, ...) et sur le port de vêtements protecteurs par les professionnels exposés (gants, bottes, masques, ...). La lutte contre l'infection des animaux domestiques permet également d'éviter la contamination de l'homme.
La prophylaxie médicale fait appel à des vaccins inactivés. L'immunité étant spécifique de sérovars, les vaccins doivent contenir les principaux sérovars susceptibles d'infecter l'espèce animale objet de la vaccination. Des vaccins destinés aux bovins, aux porcs et aux chiens sont commercialisés dans plusieurs pays. En France, seuls des vaccins destinés aux chiens sont commercialisés (2 injections à 3 semaines d'intervalle suivies d'un rappel annuel ou, mieux, d'un rappel tous les 6 mois). Ces vaccins qui contiennent des souches des sérovars Icterohaemorrhagiae et Canicola, ont une efficacité limitée, ils ne protègent que pour une durée de 6 à 12 mois et ils n'empêchent ni le portage ni l'excrétion si bien qu'un chien vacciné peut être à l'origine de contaminations de l'homme. Selon André-Fontaine et al. ces vaccins pourraient conférer une certaine protection vis-à-vis d'autres sérovars (protection croisée due à des antigènes communs).
Un vaccin à usage humain a été mis sur le marché français en 1979. Ce vaccin inactivé par le formol, fabriqué à partir de deux sérovars du sérogroupe Icterohaemorrhagiae, est destiné aux professionnels très exposés.

HISTOPHILUS

Systématique et importance

Le genre Histophilus et l'espèce Histophilus somni ont été validement publiés en 2003 pour reclasser des bactéries préalablement connus sous les noms de "Histophilus ovis" ou de "Haemophilus agni" ou de "Haemophilus somnus". Le genre Histophilus est placé dans la famille des Pasteurellaceae (classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Histophilus somni est une bactérie pathogène opportuniste pour les ovins et surtout pour les bovins.

Principaux caractères bactériologiques

Le genre Histophilus rassemble des bacilles ou des cocco-bacilles à Gram négatif, immobiles, non sporulés, aéro-anaérobies, oxydase généralement positive, catalase négative, fermentant le glucose sans production de gaz.
Histophilus somni n'exige ni le facteur X ni le facteur V, mais sa croissance requiert de la thiamine monophosphate. La bactérie ne cultive pas sur gélose de MacConkey. En revanche, la culture est obtenue sur divers milieux complexes incubés à une température de 36 ou de 37 °C (la croissance est nulle à 24 ou à 47 °C et faible à 30 ou à 43 °C). La croissance de la très grande majorité des souches nécessite l'adjonction de 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone. Dans les milieux peptonés, la culture est favorisée par l'addition de sang, d'extraits de levure et de cystéine. Après 48 heures d'incubation, les colonies ont un diamètre de 1 à 2 mm, elles sont fréquemment teintées en jaune pâle et elles peuvent être hémolytiques ou non hémolytiques.

Habitat et pouvoir pathogène

Histophilus somni semble avoir une répartition géographique vaste (Australie, Amérique du Nord, Europe, Nouvelle Zélande…) et c'est un parasite des muqueuses des ruminants. Il est présent dans la flore des voies respiratoires supérieures et surtout dans la flore des voies génitales et urinaires. Histophilus somni est couramment isolé de la vessie, du prépuce, du sperme, du vagin, de la fosse clitoridienne... Le portage semble extrêmement répandu puisque plus de 25 p. cent des animaux présentent des anticorps. La transmission peut se faire par voie sexuelle (monte naturelle, matériel d’insémination artificielle) mais l'élimination du germe dans le mucus nasal, les écoulements vulvaires et l'urine conduit à une contamination du milieu extérieur et à l’infection des animaux par voie respiratoire. Bien que la survie soit très courte dans l'urine, celle ci pourrait constituer une source importante de contamination car les aérosols produits au cours de la miction peuvent infecter les animaux sains par voie respiratoire.
L'expression clinique des infections à Histophilus somni succède à des agressions de nature variée : transport (Histophilus somni est une des bactéries impliquées dans le syndrome fièvre des transports ou "shipping fever"), regroupement d'animaux (les animaux rassemblés en ateliers d'engraissement présentent rapidement une augmentation du titre en anticorps spécifiques), maladies virales… Le pouvoir pathogène naturel se manifeste de différentes manières :
. Infections des voies génitales de la femelle pouvant induire une vulvite, une vaginite, une cervicite, une métrite. Il peut en résulter une infertilité, une mort embryonnaire précoce et des avortements avec placentite et rétention du placenta. Une infection in utero du veau serait à l'origine du "syndrome du veau faible" ("weak calf syndrome").
. Infections des voies génitales du mâle se manifestant par des orchites et des orchi-épidididymites suppurées, d’évolution chronique. Ces infections sont rares chez les bovins mais plus fréquentes chez les ovins.
. Infections des voies respiratoires conduisant à des laryngites, à des trachéites, à des broncho-pneumonies suppurées et fibrineuses, à des pneumonies fibrineuses ou à des pleurésies fibrineuses. Ces atteintes respiratoires sont graves et peuvent conduire à des morts soudaines ou à la mortalité après un temps d’évolution très bref, de l’ordre de 24 heures. Les troubles respiratoires sont plus sévères chez les animaux exposés à d'autres infections virales ou bactériennes et ils sont particulièrement fréquents, au moins en Amérique du Nord, chez les bovins en ateliers d'engraissement.
. Infections septicémiques ayant souvent un point de départ respiratoire. Histophilus somni est capable de se multiplier dans les monocytes et les macrophages, il est disséminé dans de nombreux tissus et se localise préférentiellement dans le cerveau, le cœur, les muscles, les articulations et les reins. Les symptômes varient avec les organes infectés et l’état de résistance des animaux. Les formes nerveuses avec méningo-encéphalite thromboembolique se traduisent par de la somnolence, une faiblesse des membres postérieurs, une ataxie et un opisthotonos. Cette forme clinique peut conduire à des morts subites et elle s’observe préférentiellement chez des animaux âgés de 6 à 10 mois nouvellement introduits dans un élevage. Les méningo-encéphalites thromboemboliques sont rares chez les ovins et leur incidence semble en diminution chez les bovins. Les atteintes cardiaques et les arthrites semblent survenir avec une fréquence accrue. Les animaux qui présentent des infarctus et/ou des abcès du myocarde peuvent être retrouvés morts ou présenter des signes d'insuffisance cardiaque associée à un œdème pulmonaire. Les lésions, généralement présentes dans le ventricule gauche, vont d'une nécrose à la formation d'un abcès purulent. Les arthrites sont souvent des polyarthrites pouvant atteindre de nombreuses articulations et notamment les grassets. Les autres formes comprennent des hémorragies musculaires, des hémorragies gastro-intestinales et des infarctus rénaux.
. Infections diverses telles que otites, mammites chroniques, mammites gangreneuses, conjonctivites.

Facteurs de pathogénicité

Il existe une différence dans le pouvoir pathogène des différentes souches et plusieurs mécanismes susceptibles d'expliquer la virulence ont été mis en évidence :
La résistance au pouvoir bactéricide du sérum est liée à une protéine de surface de 76 kDa ainsi qu'à la présence de récepteurs de hauts poids moléculaires pour le fragment Fc des immunoglobulines.
Le lipo-polysaccharide est doué d'une activité endotoxinique.
Histophilus somni est capable de se multiplier dans les phagocytes même lorsque le pouvoir bactéricide des cellules est stimulé par des cytokines telles que l'IFN-gamma, le TNF-alpha et le GM-CSF. Plusieurs mécanismes ont été évoqués : inhibition de la fusion entre les phagosomes et les lysosomes, diminution de la synthèse des dérivés oxygénés, induction d'une mort cellulaire par apoptose.
In vitro, Histophilus somni adhère aux cellules endothéliales et la production de cytotoxines conduit à une activation des mécanismes de coagulation et à la formation de thrombus.Histophilus somni provoque également une apoptose des cellules endothéliales et des cellules apoptotiques sont mises en évidence sur des coupes histologiques de lésions pulmonaires.

Diagnostic bactériologique

Le diagnostic par isolement et identification du germe manque de sensibilité et il est parfois impossible d'isoler Histophilus somni alors que les examens cliniques et anatomopathologiques orientent fortement vers un diagnostic d'histophilose. La difficulté du diagnostic classique est liée à plusieurs facteurs : . Le germe est fragile et le prélèvement doit être acheminé très rapidement au laboratoire sous couvert du froid (les écouvillons en alginate conservés à température ambiante permettent une survie de 24 heures alors que la survie atteint trois jours lorsque les écouvillons sont placés à 4 °C). L'utilisation des milieux de transport n'est pas recommandée car ils favorisent la multiplication des bactéries contaminantes et diminuent les chances d'isoler Histophilus somni. . Les milieux doivent être incubés en présence de dioxyde de carbone et les colonies de petites tailles peuvent être masquées par la présence d'autres bactéries. . Les traitements antibiotiques, administrés à l'animal avant sa mort, peuvent rendre impossible l'isolement de Histophilus somni.
Toutefois, tous les laboratoires vétérinaires peuvent réaliser l’isolement de Histophilus somni à condition de disposer d’excellents prélèvements et de commémoratifs suffisamment précis pour orienter les recherches. Les prélèvements doivent être réalisés le plus rapidement possible après la mort de l’animal, dans des conditions de propreté rigoureuse (si possible de stérilité) et être transférés immédiatement au laboratoire où ils seront traités dans les meilleurs délais. L'isolement se réalise généralement sur deux boîtes de gélose Columbia enrichie de 5 p. cent de sang de mouton ou de bœuf. L'une des boîtes est incubée en présence de 10 p. cent de dioxyde de carbone et l'autre dans une atmosphère normale. Les boîtes sont examinées après 24 et 48 heures d'incubation. Le diagnostic de Histophilus somni est orienté par les caractères culturaux (présence de très petites colonies légèrement jaunâtres sur la gélose incubée en présence de dioxyde de carbone et absence de croissance ou croissance excessivement faible sur la gélose incubée dans une atmosphère normale), par les caractères morphologiques (petits bacilles immobiles à Gram négatif) et par les caractères biochimiques.
Actuellement, le diagnostic fait principalement appel à la PCR. Ce test, amplifiant l'ADNr 16S, peut être mis en œuvre sur un écouvillon ou sur une culture. L'amplification en chaîne par polymérase est la technique de diagnostic la plus sensible notamment lorsqu'elle est réalisée sur un écouvillon. Cette sensibilité peut être un inconvénient car elle peut révéler des bactéries qui sont de simples contaminants (par exemple des bactéries inhalées), non impliquées dans la pathologie observée.
La sérologie (tests d'agglutination, fixation du complément ou tests immuno-enzymatiques) n'est plus guère utilisée. De nombreux animaux pouvant être infectés de manière inapparente, seule une séroconversion est susceptible d'apporter une aide au diagnostic.

Sensibilité aux antibiotiques

Histophilus somni est sensible à de nombreux antibiotiques : bêta-lactamines, colistine, aminosides, quinolones, tétracyclines, macrolides, sulfamides, florfénicol…

Prophylaxie

Outre les mesures de prophylaxie sanitaire, des vaccins inactivés et adjuvés (hydroxyde d'alumine ou adjuvants huileux) sont disponibles dans certains pays. Ces vaccins protègent contre les infections systémiques mais ils ne sont pas toujours aptes à prévenir les infections respiratoires. Dans de rares cas, les animaux vaccinés peuvent présenter des signes respiratoires plus intenses que les animaux non vaccinés. Ruby et al. ont montré que les vaccins induisent une production d'IgE détectable dès le 14ème jour et persistant durant au moins 45 jours. Pour ces auteurs, un mécanisme d'hypersensibilité de type I expliquerait, au moins partiellement, que certains animaux vaccinés développent des signes cliniques particulièrement intenses.
L'administration d'antibiotiques (tétracyclines) dans l'aliment permettrait de réduire la mortalité dans les ateliers d'engraissement.

HELICOBACTER
Fiche récapitulative

Systématique et importance

Le genre Helicobacter a été créé en 1989 pour accueillir Helicobacter pylori et Helicobacter mustelae, bactéries préalablement placées dans le genre Campylobacter. L'individualisation de ce genre a été établie sur la base de caractères génétiques (séquences des ARNr 16S, valeur du G + C p. cent) et phénotypiques (morphologie, structure, composition en acides gras, nature des ménaquinones, caractères culturaux et activités enzymatiques). Le genre Helicobacter st placé dans la famille des Helicobacteraceae (ordre des Campylobacterales, classe des Epsilonproteobacteria, phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria" ou "Eubacteria").
À la date du 18 octobre 2006, le genre Helicobacter regroupe 28 espèces ayant un statut dans la nomenclature bactérienne (voir le fichier Helicobacter in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature) et de nombreuses autres espèces n'ont pas encore été validement publiées ou sont placées dans la catégorie Candidatus ("Candidatus Helicobacter bovis", "Candidatus Helicobacter heilmannii","Candidatus Helicobacter suis").
Helicobacter pylori est responsable de lésions gastriques chez l'homme et l'infection prédispose à la survenue de cancers. En médecine vétérinaire, l'importance des hélicobactéries est encore mal connue (voir le fichier Helicobacter in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire). Certaines hélicobactéries présentes chez les animaux sont transmissibles à l'homme et pourraient être des agents de zoonoses

Principaux caractères bactériologiques

Bacilles à Gram négatif, non sporulés, non ramifiés, de forme incurvée ou spiralée ou fusiforme, aux extrémités arrondies, mesurant 0,2 à 1,2 µm de diamètre sur 1,5 à 10 µm de longueur, pouvant posséder des fibres périplasmiques, oxydase positive, catalase variable selon les espèces. Dans les vieilles cultures des formes arrondies ou coccoïdes sont généralement observées. Les hélicobactéries sont mobiles grâce à un unique flagelle polaire ou à un flagelle présent à chacun des pôles de la cellule ou à plusieurs flagelles polaires ou à plusieurs flagelles péritriches. Le type respiratoire est micro-aérophile (sauf pour Helicobacter ganmani qui est anaérobie) et le métabolisme est de type respiratoire. Ce sont des bactéries chimio-organotrophes, inactives sur les sucres.
À l'exception de Helicobacter ganmani qui ne cultive pas dans une atmosphère micro-aérophile, la croissance est optimale après une incubation effectuée à 37 °C dans une atmosphère humide et contenant 3 à 7 p. cent d'oxygène. Selon les espèces, la présence d'hydrogène est nécessaire ou stimule la croissance. Quelques espèces sont capables de croître sur une gélose nutritive mais la croissance de la majorité des espèces nécessite la présence de sang ou de sérum. Les cultures sont non pigmentées et se présentent sous la forme de colonies ou d'un voile ou d'un voile parsemé de colonies.

Habitat et pouvoir pathogène

En ce qui concerne leur habitat, les Helicobacter sp. se répartissent en deux groupes : les hélicobactéries ayant pour habitat la muqueuse gastrique et les hélicobactéries ayant pour habitat préférentiel la muqueuse intestinale (voir le tableau ci-dessous).
Trois types de troubles sont associés à l'infection par des hélicobactéries. . Les espèces colonisant l'estomac peuvent produire des ulcères gastriques ou duodénaux, des atrophies gastriques, des dyspepsies et elles peuvent favoriser l'apparition de cancers. . Les espèces ayant pour habitat l'intestin peuvent être isolées lors de gastro-entérites chez l'homme ou l'animal. . Certaines espèces ayant pour habitat l'intestin présentent un tropisme hépatique. Ces espèces semblent être à l'origine d'hépatites, de cholangiofibroses et de lésions pancréatiques.


Diagnostic bactériologique

Il n'existe aucune méthode idéale pour l'isolement des hélicobactéries. Les prélèvements doivent être ensemencés le plus rapidement possible, si possible dans l'heure qui suit leur réalisation. La congélation est une mauvaise méthode de conservation sauf si le prélèvement est placé dans un bouillon contenant du glycérol.
Des géloses cœur-cervelle ou des géloses Brucella, enrichies de 5 à 10 p. cent de sang, sont souvent utilisées pour l'isolement. Les boîtes sont incubées au moins 10 jours à 37 °C dans une atmosphère micro-aérophile contenant typiquement 88 p. cent d'azote, 5 p. cent de dioxyde de carbone, 5 p. cent d'oxygène et 2 p. cent d'hydrogène.
Les prélèvements peuvent être ensemencés directement sur des milieux gélosés, mais la croissance des Helicobacter spp. est généralement masquée par le développement de la flore associée. Deux types de techniques permettent d'entraver le développement des micro-organismes contaminants : la filtration sur des membranes (porosité de 0,45, de 0,65 ou de 0,8 µm) et le recours à des milieux sélectifs contenant des antibiotiques. La culture de certaines espèces comme Helicobacter bizzozeronii, Helicobacter cynogastricus ou Helicobacter salomonis est particulièrement difficile.
L'identification biochimique doit se réaliser selon des méthodes standardisées. Pour pallier les difficultés d'isolement et d'identification, des tests de PCR, éventuellement suivis d'un traitement des amplicons par des enzymes de restriction, ont été décrits pour pratiquement toutes les espèces.

Sensibilité aux antibiotiques

La détermination de la sensibilité in vitro aux antibiotiques est délicate. Une sensibilité vis-à-vis de l'ampicilline, de la gentamicine, de la néomycine, de la clarithromycine, de l'enrofloxacine, de la rifampicine, de la tétracycline et de la tylosine est généralement observée.

Systématique et importance

Le genre Haemophilus renferme de nombreuses espèces (voir Haemophilus in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature) et il est classé dans la famille desPasteurellaceae (classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Seules trois espèces ont intérêt en médecine vétérinaire, Haemophilus felis, Haemophilus haemoglobinophilus et, surtout, Haemophilus parasuis qui est l'agent de la maladie de Glässer du porc.
Il convient de noter que Haemophilus equigenitalis, Haemophilus pleuropneumoniae et Haemophilus paragallinarum sont actuellement reclassés dans les genres Taylorella(Taylorella equigenitalis), Avibacterium (Avibacterium paragallinarum) et Actinobacillus (Actinobacillus pleuropneumoniae).

Principaux caractères bactériologiques

Les Haemophilus spp. sont des cocco-bacilles ou des bacilles à Gram négatif, souvent polymorphes, donnant des formes filamenteuses dans les cultures âgées ou obtenues dans des conditions non optimales. La présence d'une capsule est observée chez quelques espèces dont Haemophilus parasuis.
Ce sont des bactéries immobiles, aérobies ou aéro-anaérobies facultatives, à métabolisme fermentatif, nitrate réductase positive et présentant des résultats variables pour la présence d'une catalase et d'une oxydase.
Leur croissance nécessite des milieux complexes et requiert des facteurs de croissance présents dans le sang, notamment le facteur X (hémine) et/ou le facteur V (NAD). Haemophilusfelis et Haemophilus parasuis exigent la présence de facteur V alors que Haemophilus haemoglobinophilus exige le facteur X. La recherche des exigences en facteur X et/ou V est indispensable pour le diagnostic de l'espèce. Le sang frais contiennent des inhibiteurs du NAD et les meilleurs milieux d'isolement sont des géloses au sang cuit ("gélose chocolat"), les géloses enrichis d'extraits globulaires ou les géloses complémentées en facteurs de croissance purifiés. Certaines espèces, comme Haemophilus felis, exigent du gaz carbonique pour leur croissance et les milieux d'isolement sont placés dans une atmosphère contenant 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone. Lorsque les conditions optimales sont remplies, la culture est généralement obtenue après 24-48 heures d'incubation à 37°C. Les colonies de Haemophilus felis sont rondes, très adhérantes à la gélose et pigmentées en jaune. Les colonies de Haemophilus haemoglobinophilus sont non pigmentées, translucides et lisses. Après 48-72 heures d'incubation, les colonies de Haemophilus parasuis sont extrêmement petites.
Les souches de Haemophilus parasuis se répartissent en 15 sérovars (antigènes thermostables). Les sérovars 1, 5, 10, 12, 13 et 14 semblent les plus virulents alors que les sérovars 3, 6, 7, 9 et 11 semblent dépourvus de pouvoir pathogène.

Habitat et pouvoir pathogène

Haemophilus felis est isolé de chats atteints de troubles respiratoires (râles, rhinites, infections profondes), de chats souffrant de troubles oculaires (infections purulentes de l'œil, conjonctivites purulentes) et de chats présentant une pharyngite. Il est également possible d'isoler Haemophilus felis du naso-pharynx de chats sains et il semble que cette bactérie soit un agent pathogène opportuniste.
Haemophilus haemoglobinophilus semble faire partie de la flore normale des voies génitales du chien et notamment des mâles. À de rares occasions, cette bactérie a été impliquée dans des cas de vaginite, de cystite et de mortalité chez les jeunes chiots.
Haemophilus parasuis est considéré comme un hôte normal des voies respiratoires supérieures du porc. Dans les élevages conventionnels, les porcelets se contaminent très tôt après la naissance, mais la maladie évolue sous forme de cas sporadiques car les animaux bénéficient d’une protection apportée par les anticorps maternels puis ils développeront une immunité active vers la septième-huitième semaine. Paradoxalement, les animaux des élevages S.P.F. (Specific Pathogen Free : indemne d’organismes pathogènes spécifiques) ou les porcs des élevages ayant un excellent statut sanitaire, dépourvus de toute immunité, sont souvent plus réceptifs à cette bactérie, l’infection sévit sous un mode épidémique, elle touche les animaux de tous âges et provoque d’importantes pertes économiques.
Haemophilus parasuis est l'agent de la maladie de Glässer qui peut être primitive ou secondaire à une infection virale (grippe aviaire, syndrome dysgénésique et respiratoire porcin). Cette maladie de répartition mondiale atteint surtout les porcs à l'engraissement et les jeunes reproducteurs. Elle se traduit cliniquement par de l’anorexie, de la fièvre, des polyarthrites, des péricardites, des péritonites, des pleurésies et, parfois, par des méningites. Plus rarement, les animaux meurent de façon soudaine et les lésions sont alors minimes.
Dans les troupeaux dépourvus d'immunité le taux de morbidité peut atteindre 50 p. cent et 75 p. cent des animaux atteints peuvent mourir. Environ un mois après le début de la maladie, les porcs survivants ont développé une immunité protectrice, le cheptel devient infecté chronique et les cas cliniques sont sporadiques.

Diagnostic bactériologique

Haemophilus felis et Haemophilus haemoglobinophilus sont les seules espèces du genre Haemophilus susceptibles de contaminer le chat ou le chien. Leur pouvoir pathogène est faible et ces bactéries sont méconnues. Aussi, les laboratoires de diagnostic n'ont pas l'habitude de rechercher les Haemophilus spp. lorsque les prélèvements ont été effectués chez des carnivores. L'isolement doit être pratiqué sur une gélose au sang cuit ou sur une "gélose chocolat" polyvitex et les boîtes doivent être incubées à 35 - 37 °C. La présence d'une atmosphère enrichie de 5 à 7 p. cent de dioxyde de carbone est indispensable pour l'isolement de Haemophilus felis. Le diagnostic repose sur la provenance du prélèvement, l'exigence en facteur X ou V et sur les caractères biochimiques. Selon Olsson et Falsen, les galeries API NH donnent de bons résultats pour l'identification de Haemophilus felis.
Le diagnostic bactériologique de Haemophilus parasuis est difficile car le germe est fragile dans le milieu extérieur et son isolement nécessite des techniques particulières.
Les prélèvements doivent être placés dans un milieu de transport et acheminés très rapidement au laboratoire. Ils seront accompagnés d’une fiche de commémoratifs suffisamment explicite pour orienter le bactériologiste et l’inciter à entreprendre une recherche de Haemophilus.
L’ensemencement se réalise sur une "gélose chocolat" qui sera incubée à 37° C, dans une atmosphère enrichies en dioxyde de carbone durant 24 à 72 heures. Après ensemencement, la réalisation d’une strie longitudinale, effectuée avec un coton tige humecté d’une solution de NAD, facilite l’identification des colonies suspectes. Il est également possible de recourir à des "géloses chocolat" rendues sélectives par la présence d'antibiotiques.
Les colonies suspectes sont repiqués et l’identification repose sur la morphologie, l’absence d’hémolyse, l’exigence en NAD et les caractères biochimiques.
La détermination du sérotype est réservée à des laboratoires spécialisés.

Sensibilité aux antibiotiques

Les Haemophilus spp. sont généralement sensibles aux bêta-lactamines (Haemophilus felis résiste cependant à l'ampicilline et à l'association ampicilline-acide clavulanique), aux tétracyclines, au chloramphénicol, à la gentamicine, à la tobramycine, à la streptomycine, à la rifampicine et triméthoprime-sulfaméthoxazole.
Les macrolides et les lincosamides sont moins actives. La bacitracine est inactive.

ERYSIPELOTHRIX

Importance

Erysipelothrix rhusiopathiae est l'agent du rouget du porc. Cette espèce infecte également d'autres espèces animales et elle est responsable d'une zoonose.

Systématique

Le genre Erysipelothrix appartient aomaine ou empire des "Bacteria" ou des "Eubacteria", au phylum des "Firmicutes", à la classe des Mollicutes et à la famille desErysipelotrichaceae.
La liste des espèces validement publiée est donnée dans le fichier Erysipelothrix in List of Procaryotic Names with Standing in Nomenclature. Deux espèces du genre Erysipelothrix sont importantes en médecine vétérinaire, Erysipelothrix tonsillarum et surtout Erysipelothrix rhusiopathiae.

Principaux caractères bactériologiques

À l'exception de Erysipelothrix inopinata, les espèces du genre Erysipelothrix sont des bacilles à Gram positif (toutefois, les bactéries se décolorent facilement et elles peuvent apparaître comme des germes à Gram négatif renfermant des granules ayant conservé la coloration de Gram), droits ou légèrement incurvés, de 0,2 à 0,4 mm de diamètre sur 0,8 à 2,5mm de longueur, se présentant de manière isolée, ou en courtes chaînes, ou en V ou en amas, ayant tendance à former de longs filaments pouvant atteindre ou dépasser 60 mm de longueur, non sporulés, immobiles. Ce sont des bactéries aéro-anaérobies facultatives, à métabolisme faiblement fermentatif, catalase et oxydase négatives, acidifiant sans gaz le glucose ou d’autres sucres, produisant de l'hydrogène sulfuré, non indologènes, synthétisant le plus souvent une coagulase.
La croissance est possible entre 5 et 42 °C avec un optimum thermique compris entre 30 et 37 °C.
Les souches de Erysipelothrix spp. peuvent se présenter sous une forme S ou une forme R. . Les souches S sont constituées de petits bacilles droits ou légèrement incurvés, donnant des colonies de 0,3 à 1,5 mm de diamètre, légèrement convexes, circulaires, transparentes, avec un aspect lisse, évoluant au cours du temps vers des colonies plus grandes avec un centre opaque. . Les souches R se présentent sous la forme de filaments et elles donnent des colonies plus grandes (environ 2 mm de diamètre), plates, opaques, d’aspect mat, à contour irrégulier et ne présentant aucun caractère hémolytique. . Entre ces deux formes, il existe des formes intermédiaires. Les colonies S se dissocient pour donner naissance à des colonies intermédiaires ou R et les colonies R sont également capables de donner des colonies intermédiaires ou S.
Les Erysipelothrix spp. sont dépourvues d’hémolysine bêta, mais sur gélose au sang, les colonies peuvent s’entourer d’une zone d’hémolyse alpha parfois très marquée et pouvant mimer une hémolyse bêta lors d’un examen superficiel.
Il semble que toutes les souches possèdent en commun un ou plusieurs antigènes thermolabiles constitués de protéines ou de glycoprotéines. En revanche, des antigènes thermostables liés au peptidoglycane permettent de décrire au moins 26 sérovars. L’espèce Erysipelothrix rhusiopathiae regroupe le sérovar 1 (anciennement A) divisé en sérovars 1a et 1b ; le sérovar 2 (anciennement B) divisé en sérovars 2a et 2b ; les sérovars 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13, 15 à 19, 21, 24, 25 et 26. L'espèce Erysipelothrix tonsillarum rassemble les sérovars 3, 7, 10, 14, 20, 22 et 23.

Habitat et pouvoir pathogène

Le sérovar 7 de Erysipelothrix tonsillarum est pathogène pour le chien, il a été isolé de plusieurs cas d’endocardites et l’infection peut être reproduite expérimentalement.
Le principal réservoir de Erysipelothrix rhusiopathiae est constitué par le porc et 30 à 50 p. cent des animaux sains semblent héberger cette bactérie dans les amygdales ou dans les nœuds lymphatiques ou au niveau de la valvule iléo-caecale. Ces porteurs sains excrètent le germe dans leurs fèces, dans leurs sécrétions orales et dans leurs sécrétions nasales. Cette excrétion conduit à une contamination du milieu environnant. D’autres espèces animales constituent également un réservoir puisque plus de 50 espèces de mammifères (dont la moitié sont des rongeurs), plus de 30 espèces d’oiseaux, des reptiles (crocodiles, caïmans), des poissons, des crustacés, des coquillages et des arthropodes peuvent héberger Erysipelothrix rhusiopathiae. Les oiseaux domestiques ou sauvages ainsi que les rongeurs sont une source de contamination, notamment pour le porc. Les bovins sains sont également une source potentielle de contamination pour les animaux et l'homme. En effet, une enquête japonaise, effectuée sur 854 bovins, a montré que 76 p. cent des animaux possédaient des anticorps à titre supérieur ou égal à 32. Une autre étude japonaise a permis d'isoler 79 souches de Erysipelothrix rhusiopathiae à partir des amygdales de 1236 bovins. Parmi ces 79 souches, 37 se sont révélées pathogènes pour la souris et quatre pour le porc. Le rôle du sol en tant que réservoir est encore controversé mais, il semble que la bactérie ne puisse pas s’y multiplier. Erysipelothrix rhusiopathiae fait preuve d’une résistance importante pour une bactérie non sporulée. Elle résiste plusieurs semaines dans l’eau et dans le sol (la survie, plus longue à pH basique et à basse température, n’excède cependant pas 35 jours), plusieurs années dans du fumier de porc, plusieurs mois dans des matières organiques en putréfaction, 9 mois dans les cadavres, 6 mois dans les salaisons. Elle est cependant sensible à tous les désinfectants usuels et détruite par un chauffage de 15 minutes à 55 °C.
Certaines souches de Erysipelothrix rhusiopathiae sont pathogènes pour les mammifères (notamment les porcs et les ovins mais aussi les caprins, les bovins, les équins, les chiens, les visons, les cervidés, les rongeurs, les kangourous, les baleines, les dauphins...) et les oiseaux. Les principales voies de contamination sont les voies digestive ou cutanée à la faveur de plaies ou de lésions minimes. Les farines de poisson ont été mises en cause comme source de contamination des porcs et des oiseaux. L’infection peut également être transmise par des insectes piqueurs et par des tiques. Chez le porc, Erysipelothrix rhusiopathiae est responsable d’une maladie contagieuse connue sous le nom de rouget du porc. Les sérovars 1, 2, 4, 5, 6, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 19 et 21 sont susceptibles d’entraîner une maladie chez le porc, mais ce sont les sérovars 1 et 2 qui sont responsables des infections les plus fréquentes et les plus sévères. Le sérovar 1 et particulièrement le sérovar 1a est plus volontiers isolé de septicémies alors que le sérovar 2 domine dans les infections subaiguës et chroniques. Le porc est souvent un porteur de germes et l’expression clinique de l’infection nécessite des facteurs favorisant : lésions podales, plaies cutanées, traumatismes opératoires, vaccination, transport, maladies intercurrentes, variations climatiques, changement alimentaire brusque... . Les formes suraiguës ou septicémiques se caractérisent par une fièvre, un état de tuphos et la mort intervient en 24-48 heures sans éruption cutanée (rouget blanc). . La forme aiguë réalise un syndrome infectieux grave avec hyperthermie à 41 - 42 °C, prostration et éruption localisée aux oreilles, au ventre, aux flancs et d’une manière générale à toutes les zones à peau fine. Ces lésions cutanées sont non saillantes, arrondies ou quadrangulaires, de couleur rouge violacée et pouvant atteindre un diamètre de 20 à 30 cm. Dans 90 p. cent des cas, la mort intervient en 48-72 heures. . La forme subaiguë associe une forte fièvre, un état de prostration modéré et une éruption limitée au dos, aux lombes et au thorax. Les lésions cutanées sont saillantes, rougeâtres ou violacées et de forme arrondie (3 à 10 cm de diamètre). La guérison est possible en 1 à 2 semaines et les plaques disparaissent progressivement. . Les formes chroniques se traduisent par des arthrites ou polyarthrites ou par des endocardites conduisant à un essoufflement et parfois à des morts brutales. . D’autres formes sont possibles comme des avortements ou des méningites.
Chez les ovins, le rouget se traduit principalement par des arthrites et polyarthrites observées chez les agneaux et évoluant souvent vers une ankylose. Les septicémies, les endocardites, les infections cutanées ou les avortements sont possibles mais rares. Un cas de pneumonie a également été décrit chez une brebis. La maladie succède volontiers à une castration, à une caudectomie ou à la tonte.
L’infection des volailles conduit à une septicémie entraînant la mort en 24 à 48 heures et provoquant un taux de mortalité de 20 à 50 p. cent. Les principales espèces affectées sont les dindons, les poulets, les oies et les canetons, mais de nombreuses autres espèces peuvent occasionnellement être victime du rouget (faisans, cailles, perdrix, pintades, martinets, oiseaux de proie, ratites...). En Australie, le sérovar 21 est responsable d’épidémies dans les élevages d’émeus. Les animaux atteints sont cyanosés, ils présentent une diarrhée ainsi que des lésions hémorragiques des muscles du bréchet et des cuisses. Des baisses du taux d'éclosion des œufs, accompagnées d’une forte mortalité au démarrage des poussins sont également notées.
Chez les autres espèces animales, le rouget provoque des endocardites, des arthrites, des septicémies et chez les mammifères marins des abcès sous-cutanés.
L’homme se contamine essentiellement par une inoculation accidentelle résultant d’une autopsie, de la manipulation de carcasses, de la manipulation d’abats, de la manipulation d’os, de la manipulation de peau, de la manipulation de poissons ou de la manipulation de crustacés. Le rouget humain est donc principalement une zoonose professionnelle. Certaines enquêtes révèlent que 34 à 50 p. cent des viandes de porc, 60 p. cent des morues et 30 p. cent des harengs commercialisés sur des points de vente au détail hébergentErysipelothrix rhusiopathiae. Une contamination par voie digestive semble exceptionnelle mais elle a été évoquée dans le cas d’un malade n’ayant aucun contact avec des animaux et ayant présenté une septicémie après une opération chirurgicale. Le malade se serait contaminé après ingestion de fruits de mer et serait resté porteur sain jusqu’à son hospitalisation. Un cas de contamination après morsure de chien a également été décrit. Trois formes cliniques principales sont observées : . Dans la forme cutanée, appelée érysipéloïde de Baker-Rosenbach, l’incubation dure 18 heures à 10 jours puis il se forme une macule érythémateuse et très prurigineuse au point d’inoculation. En quelques heures cette macule prend une coloration lie de vin et elle s’étend progressivement. La douleur est souvent forte mais l’état général est bon (légère fièvre, parfois arthralgies) et les lymphangites ou les adénites sont rares. L’évolution est généralement favorable et l’érysipéloïde guérit en 2 à 3 semaines sans suppuration. . L’érysipéloïde cutanée diffus est rare et s’observe plus volontiers chez les sujets aux défenses immunitaires diminuées. . Les septicémies et les endocardites sont également rares mais non exceptionnelles (en 1993, Schuster et al. faisaient déjà état de 50 cas décrits dans la littérature scientifique). Les sujets atteints ne développent pas obligatoirement un érysipéloïde et une cardiopathie préexistante est observée chez 40 p. cent des patients développant une endocardite. Le taux de mortalité des endocardites (38 p. cent) est deux fois plus élevé que celui des autres endocardites bactériennes. D'autres formes cliniques ont été décrites : arthrites septiques (dont une consécutive à une arthroscopie), un cas de péritonite chez un individu dyalisé, un cas de fasciite chez une femme diabétique, un cas d'abcès crânien...

Diagnostic

Erysipelothrix rhusiopathiae est placée dans le groupe des espèces présentant un risque de niveau 2 et la manipulation de prélèvements contaminés ou de cultures devra s'effectuer avec précautions (port de gants, manipulation sous postes de sécurité microbiologiques...). Chez l’animal mort, les prélèvements sont constitués par les tissus lésés, le foie, les reins et la rate. Chez l’animal vivant, on prélèvera du sang en cas de septicémie ou du liquide synovial en cas d’arthrite. Chez l’homme, le prélèvement est généralement constitué par du liquide de phlyctènes (si elles existent), par une biopsie de peau intéressant toute l’épaisseur du derme ou par du sang.
L’isolement peut se réaliser sur gélose trypticase-soja au sang de mouton, sur gélose Columbia ou sur gélose cœur-cervelle enrichies au sang de cheval. Les boîtes sont incubées à 37 °C dans une atmosphère enrichie en 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone. En 24 heures, on observe des colonies punctiformes qui après 2 jours d’incubation s’entourent d’une zone de décoloration verdâtre. Des milieux sélectifs, principalement utilisés en médecine vétérinaire, sont disponibles. Lors d’endocardite chez le chien, le germe est facilement isolé du sang et le recours à des milieux sélectifs est inutile.
L’identification est basée sur les caractères morphologiques, sur l’immobilité, sur l’absence de catalase, sur l’absence d’hémolyse bêta, sur la présence d’une coagulase (produite par 99 p. cent des souches), sur la production d’hydrogène sulfuré et sur l’absence de pouvoir indologène.
Plus récemment, des technique de PCR ont été mises au point et elles semblent rapides, sensibles et spécifiques.

Sensibilité aux antibiotiques

Les espèces du genre Erysipelothrix sont sensibles aux pénicillines et notamment à la pénicilline G qui constitue l’antibiotique de choix pour un traitement, aux céphalosporines, à la ciprofloxacine, à l’érythromycine, à la clindamycine et à la tiamuline. La sensibilité est variable vis-à-vis du chloramphénicol et des tétracyclines. Une résistance est généralement observée pour les aminosides, les polymyxines, l’acide nalidixique, la fluméquine, la novobiocine, la vancomycine et les sulfamides et leurs associations.
Chez l'homme allergique aux bêta-lactamines, la ciprofloxacine constitue une bonne alternative au traitement par la pénicilline.

Prophylaxie

La prophylaxie médicale des infections du porc à Erysipelothrix rhusiopathiae repose sur l’utilisation de sérums ou de vaccins.
Lors d’une épidémie, l’utilisation de sérum, produit généralement sur chevaux, peut être très utile pour protéger temporairement (environ 2 semaines) les porcelets jusqu’à ce qu’ils puissent être vaccinés. Le sérum est également utilisé dans le traitement même si son utilisation est souvent délaissée au profit d’une antibiothérapie.
Deux types de vaccin peuvent être utilisés : . Les vaccins inactivés constitués de souches du sérovar 2, tuées par le formol et adsorbées sur hydroxyde d’alumine sont largement utilisés. La protection est obtenue vis-à-vis des principaux sérovars pathogènes pour le porc à l’exception des sérovars 11 et 13. . Les vaccins vivants font appel à des souches atténuées soit par passage sur lapins ou sur œufs de poules soit par culture en présence d’acridine ou de 0,15 p. cent d’acriflavine. Ces vaccins, préparés à partir de souches du sérovar 1 ou 2, sont dépourvus de pouvoir pathogène pour le porc mais conservent une virulence pour la souris.
Dans les régions contaminées la vaccination concerne les truies et les animaux après sevrage (exempts d’anticorps d’origine maternelle) afin d’éviter la création d’une population porteuse de germes et susceptible d’extérioriser l’infection après un stress.

DERMATOPHILUS
Fiche récapitulative

Systématique et importance

Le genre Dermatophilus comprend deux espèces, Dermatophilus congolensis et Dermatophilus chelonae (voir Dermatophilus in List of Porkaryotic Names with Standing in Nomenclature). Ce genre est classé dans la famille des Dermatophilaceae (sous-ordre des Micrococcineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe desActinobacteria, division ou phylum des "Actinobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Dermatophilus chelonae n’a été isolé que chez des tortues terrestres présentant des abcès et chez des tortues de mer présentant des lésions cutanées ou nasales. Aussi, seulDermatophilus congolensis, responsable de la dermatophilose, sera étudié dans ce fichier.

Principaux caractères bactériologiques

L’examen d’une culture jeune, effectuée en milieu liquide, montre des mycéliums constitués de longs filaments effilés de 0,5 à 1,5 µm de diamètre. Ultérieurement, à la suite de divisions transversales et longitudinales les filaments atteignent une taille de 5 µm de diamètre et présentent des ramifications latérales. Au sein de ces filaments, la formation de septums donne naissance à des rangées parallèles et accolées d’éléments cuboïdes inclus dans une gangue gélatineuse. Ces éléments sont des spores qui vont devenir mobiles (zoospores) grâce à l’acquisition de 1 à plus de 6 flagelles formant alors une touffe. Ultérieurement, les spores perdent leur mobilité et germent. Les cultures effectuées sur milieux gélosés incubés en présence de dioxyde de carbone peuvent conduire à la formations d’hyphes aériens. Dermatophilus est une bactérie à Gram positif, non acido-résistantes, aéro-anaérobies facultatives, catalase positive, chimio-organotrophes, non fermentatives mais pouvant acidifier quelques sucres.
Sur gélose au sang incubée à 37 °C, les colonies apparaissent en 48-72 heures (parfois en 24 heures mais elles sont minuscules) et grossissent lentement. Elles sont rugueuses, à bords irréguliers, très adhérentes à la gélose, de couleur blanche ou grise, puis elles prennent une coloration jaune ou orange. L’adhérence à la gélose est telle que le repiquage nécessite souvent de découper la gélose autour de la colonie. Sur gélose au sang de mouton, Dermatophilus congolensis produit souvent une hémolyse (alpha ou bêta) qui n’est pas observée sur gélose au sang de cheval (sauf, parfois, sous la colonie). Le caractère hémolytique est plus net lorsque les cultures sont effectuées à 27 °C mais il peut disparaître au cours des repiquages.

Habitat et pouvoir pathogène

Les souches de l'espèce Dermatophilus congolensis sont considérées comme des parasites de l’épiderme des mammifères. Le rôle du sol et du milieu extérieur en tant que réservoir a fait l’objet de controverses. Il semble cependant que le sol, les pièces d’eau boueuse et même les bains utilisés pour le déparasitage des animaux puissent être une source de contamination. Les arthropodes piqueurs ont été incriminés dans la transmission de l'infection et/ou dans l'extension des lésions.
Dermatophilus congolensis est à l’origine d’une dermite exsudative, parfois sévère, accompagnée de la formation de croûtes. Les lésions cutanées comprennent un épaississement dustratum spinosum surmonté de croûtes formées d'un exsudat séreux, de neutrophiles morts et de kératinocytes. Le derme sous-jacent contient un infiltrat de lymphocytes et, dans les cas les plus sévères, il y a disparition des glandes sébacées et sudoripares. La dermatophilose est une maladie bien connue dans les pays tropicaux humides mais elle peut sévir dans d'autres régions du monde (Amérique Centrale, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Australie, Nouvelle Zélande, Europe...). En France, la dermatophilose a été décrite en 1978 chez un cheval. Depuis cette date, plusieurs cas ont été identifiés et la maladie semble actuellement très répandue. L’infection touche de nombreuses espèces notamment les bovins, les petits ruminants, les chevaux, les mules, les ânes mais elle a également été observée chez le chameau, le zébu, le zèbre, la girafe, l'antilope, le daim, le chien, le chat, le lapin, le porc, l'orang-outang (Pongo pygmaeus pygmaeus), l'ours polaire, le phoque, le béluga du Saint-Laurent (Delphinapterusleucas), des marsupiaux, une espèce de crocodile (Crocodylus porosus), des reptiles (Agama agama, Amphibolurus barbatus, Calotes mystaceus) et l’homme. La dermatophilose des ruminants est une des maladies ayant des répercussions économiques graves (perte en viande, en lait, en laine, en cuir, mortalité) notamment en Afrique, aux Caraïbes et, pour l'élevage ovin, dans tout l'hémisphère sud.
Chez les bovins, la dermatophilose, appelée aussi streptothricose, a d’abord été identifiée en Afrique puis, au cours des 3 dernières décennies, dans le reste du monde. Les formes cliniques les plus sévères sont généralement associées à l'infestation par des tiques (Amblyomma variegatum mais aussi, Boophilus microplus, Hyalomma asticum...). Les lésions peuvent être observées sur n'importe quelle partie du corps (oreilles, museau, mamelle, scrotum, région péri-anale, base de la queue, encolure, dos, flancs, région axillaire, extrémités des membres...). Elles débutent par une agglutination des poils due à la présence d'un exsudat (aspect en poils de pinceaux) puis elles évoluent vers la formation de papules recouvertes de croûtes épaisses, d'un diamètre de 2 à 5 cm, plus ou moins confluantes et formant des placards évoquant une carte de géographie. L'infection peut se généraliser, notamment chez les bovins importés dans des zones d'enzooties. Dans les formes graves, les animaux maigrissent, ils s'affaiblissent progressivement et l'infection peut conduire à la mort.
Chez les ovins, deux formes cliniques prédominent : Une forme se traduisant par des lésions siégeant sur les parties laineuses ("lumpy wool disease") et caractérisée par des croûtes diminuant la valeur marchande de la toison. La santé des animaux est peu altérée sauf si les lésions couvrent une vaste surface. Chez les agneaux, l’infection peut conduire à la mort. Une forme caractérisée par de petites croûtes apparaissant sur les membres ("strawberry footrot"), augmentant de surface puis devenant verruqueuses.
Chez les équidés, la maladie affecte les animaux placés dans de mauvaises conditions d’hygiène et dans un environnement humide (en France, les cas sont plus nombreux en saison pluvieuse). Les lésions siègent habituellement sur les parties hautes du corps, sur les pâturons, sur les oreilles et sur les nasaux. Elles présentent une tendance à l’extension et elles consistent en des croûtes sèches entourées de poils agglutinés et hérissés. L’ablation des croûtes révèle que la peau sous-jacente est atteinte d’érythèmes et d’ulcères. L’état général des animaux n’est généralement pas affecté.
Chez le chien, l’infection reste également localisée à la peau (tête, dos, flancs) et les signes cliniques sont comparables à ceux observés chez le cheval.
Le chat présente un tableau clinique différent. La contamination se ferait à la faveur de plaies puis l’infection provoque la formation d’abcès dans les muscles et dans les nœuds lymphatiques ainsi que la formation d’abcès sous-cutanés qui peuvent se fistuler. Chez cette espèce, on a également décrit la formation de granulomes siégeant sur la langue et sur la paroi vésicale.
Chez l'homme, la contamination se réalise au contact des animaux infectés ou à la faveur de bains prolongés pris en zones tropicales. La maladie se traduit par des pustules ou des lésions de dermite exsudative, présentes sur la paume des mains ou sur la plante des pieds. Le plus souvent, l'évolution dure moins de 15 jours et la guérison est spontanée.

Facteurs de pathogénicité

Dermatophilus congolensis ne semble pas capable d'infecter la peau saine et la colonisation de la peau nécessiterait de petits traumatismes, des plaies infligées par des piqûres d'arthropodes, des plaies infligées par une végétation vulnérante ou un ramollissement de la peau dû à une humidité excessive. La pluie intervient également en disséminant les zoospores sur la peau saine où elles sont responsables de nouveaux foyers d'infection. La formation de croûtes serait due à une invasion de l'épiderme par les hyphes et à une multiplication bactérienne dans les couches profondes de l'épiderme suivies d'une infiltration rapide par des neutrophiles. Dermatophilus congolensis excrète une enzyme capable de dégrader la kératine ainsi que d'autres protéases, notamment des sérines protéases, qui participeraient à la formation des lésions. L'infestation par les tiques joue un rôle important dans l'évolution de la dermatophilose car l'infection expérimentale de la peau saine par Dermatophilus congolensis conduit uniquement à une lésion localisée et guérissant spontanément. De plus, dans les régions où l'infestation par les tiques est bien contrôlée, l'incidence de la dermatophilose est faible. Les tiques sont responsable de lésions cutanées mais, surtout, elles provoquent une immunodépression des animaux par le biais de substances contenues dans leur salive.

Diagnostic bactériologique

Le prélèvement est constitué par des croûtes, décollées à la main et récoltées sur des animaux présentant des lésions typiques et circonscrites. En parallèle, il est très souhaitable de réaliser des frottis avec l’enduit qui tapisse la face interne des croûtes ou avec les sérosités dermiques. Un prélèvement constitué de quelques poils agglutinés ne permet pas de faire la recherche. Chez le chat, on pratiquera une biopsie des tissus présentant des abcès.
Une partie du prélèvement est dilacérée dans un peu d’eau ou de bouillon stérile et sert à préparer des états frais ou des frottis. La coloration des frottis (bleu de méthylène, Gram, Giemsa) permet d’observer des bactéries très polymorphes, présentant parfois des éléments mycéliens fragmentés ainsi que des rangées d’éléments cuboïdes accolés. Compte tenu de l’examen clinique, l’aspect microscopique permet souvent d’assurer le diagnostic.
L’isolement est réalisé sur gélose au sang ou sur une gélose enrichie en 25 p. cent de sérum de lapin. Sur ce dernier milieu, l'examen après coloration de Gram permet d'observer la morphologie typique de Dermatophilus congolensis. Pour les prélèvements contaminés, l'isolement doit se faire sur des milieux sélectifs. Les milieux sont ensemencés avec un broyat d’abcès, un broyage de croûtes ou avec le produit de raclage de la face interne des croûtes. L’aspect des cultures, les examens bactérioscopiques (après culture sur une gélose au sérum de lapin) et les caractères biochimiques assurent l’identification.
Le sérodiagnostic est peu utilisé, il fait appel à l’hémagglutination passive ou à la précipitation en milieu gélifié. Les résultats obtenus sont peu reproductibles car les techniques, notamment la préparation des antigènes, sont mal standardisées. Toutefois, il semble exister une corrélation entre le titre des sérums et la gravité des lésions.

Sensibilité aux antibiotiques

Dermatophilus congolensis est sensible à la pénicilline G, à l'ampicilline, à la streptomycine, à la gentamicine, au chloramphénicol, à l’érythromycine, à la lincomycine, à la bacitracine, au ceftiofur et aux tétracyclines. La sensibilité est variable selon les souches vis-à-vis de la polymyxine B, l'enrofloxacine, l'oxacilline, la néomycine et l'association triméthoprime-sulfaméthoxazole. Le germe est résistant aux antibiotiques antifongiques telles que la griséofulvine et la nystatine en revanche, certains acaricides (dichlorvos, lindane), ont une action surDermatophilus congolensis.
Les tétracyclines longue action ou une association pénicilline-streptomycine sont généralement utilisées pour traiter les infections graves. En France, la maladie est souvent bénigne et le traitement se limite le plus souvent à des soins locaux. En Afrique, le formol à 10 p. cent, administré par voie intraveineuse stricte à la dose de 20 mL pour 100 kg, semble donner d'excellents résultats chez les bovins. Compte tenu de la toxicité du formol, un tel traitement est à déconseiller chez le cheval ou chez les animaux de compagnie.

Prophylaxie médicale

La vaccination, associée à des mesures sanitaires, serait un procédé simple pour réduire l’incidence de la maladie. Selon des travaux déjà anciens, la vaccination des bovins (vaccin vivant inoculé par voie intradermique) semblait donner des résultats encourageants. En fait, la vaccination (vaccins chauffés, formolés et précipités à l’alun ou vaccins vivants administrés par voie intradermique ou fractions antigéniques partiellement purifiées) est décevante lors d’essais effectués sur le terrain. Des différences dans l’antigénicité des souches et dans leur virulence pourraient expliquer ces médiocres résultats.

CORYNEBACTERIUM
Fiche récapitulative

Systématique et importance

Le genre Corynebacterium appartient à la famille des Corynebacteriaceae (sous-ordre des Corynebacterineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe des Actinobacteria, division ou phylum des "Actinobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Plus de 90 espèces ont été placées dans le genre Corynebacterium (voir Corynebacterium in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature). Plusieurs espèces sont responsables de diverses infections chez les animaux domestiques ou sauvages (voir Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire). Parmi elles, les espèces les plus importantes en médecine vétérinaire sont Corynebacterium cystitidis, Corynebacterium kutscheri, Corynebacterium pilosum et Corynebacterium pseudotuberculosis.
Corynebacterium kutscheri est hébergé dans la cavité orale, dans l'œsophage, dans l'intestin et dans les nœuds lymphatiques sous-maxillaires du rat et de la souris. Bien que les infections à Corynebacterium kutscheri aient des répercussions importantes en expérimentation animale, cette bactérie ne sera pas étudiée dans ce fichier. Des informations sur ce germe sont toutefois disponible dans le fichier Corynebacterium kutscheri in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
Corynebacterium renale, Corynebacterium cystitidis et Corynebacterium pilosum sont responsables d'infections de l'appareil urinaire des ruminants. Ces trois espèces, très proches les unes des autres sont couramment désignées sous l'appellation de "corynébactéries du groupe Corynebacterium renale".
Corynebacterium pseudotuberculosis provoque des infections chez de nombreuses espèces animales notamment chez le cheval, le mouton, la chèvre et les bovins. Cette espèce est parfois désignée sous son nom vernaculaire de bacille de Preisz-Nocard.
Corynebacterium diphtheriae n'a que peu d'intérêt en médecine vétérinaire, mais on ne peut passer sous silence que cette bactérie est responsable d'une maladie infectieuse grave de l'homme, la diphtérie.

Caractères bactériologiques

Les corynébactéries se présentent sous la forme de bacilles à Gram positif, droits ou légèrement incurvés, présentant des extrémités en massue, souvent groupés en petits amas, en palissades ou en lettres chinoises, immobiles, non sporulés, non acido-résistantes, aéro-anaérobies, catalase positive. Certaines espèces du genre Corynebacterium sont lipophiles (croissance stimulée par le Tween 80), mais les espèces "du groupe Corynebacterium renale" ainsi queCorynebacterium pseudotuberculosis sont des espèces non lipophiles.
Corynébactéries du groupe "groupe Corynebacterium renale"
Les espèces du "groupe Corynebacterium renale" sont des bacilles non capsulés, possédant des pili, produisant une protéine (la rénaline) responsable d'un test de CAMP positif, synthétisant une uréase très active et acidifiant lentement le glucose.
De nombreux milieux de culture permettent la croissance de ces bactéries. Après 48 heures d'incubation à 37 °C, les colonies obtenues sur une gélose au sang sont opaques, blanchâtres et non hémolytiques.
Corynebacterium pseudotuberculosis
Corynebacterium pseudotuberculosis présente des caractères bactériologiques très variables selon les auteurs en raison des techniques utilisées et de l'existence de biovars. La production d’une phospholipase D est à l’origine d’un CAMP test positif vis-à-vis de Rhodococcus equi et d'un CAMP test-reverse positif vis-à-vis d'une souche bêta hémolytique de Staphylococcus aureus subsp. aureus. Le test de réduction des nitrates permet de définir deux biovars : le biovar Equi (nitrate réductase positive) isolé des chevaux et des bovins et le biovar Ovis (nitrate réductase négative) isolé des petits ruminants, des bovins et exceptionnellement du cheval. Les souches nitrate réductase positive, isolées de mammites chez les bovins, semblent représenter un troisième biovar caractérisé par son habitat, son pouvoir pathogène et ses caractères bactériologiques. Dans la suite du texte nous utiliserons la nomenclature de "Biovar 3" pour désigner ces souches.
Corynebacterium pseudotuberculosis cultive à 20 °C et ne présente pas d’exigences particulières. Après 24 heures d'incubation à 37 °C, les colonies obtenues sur une gélose au sang de mouton sont minuscules et non hémolytiques. Après 48 heures d'incubation, les colonies formées par les souches des biovars Equi et Ovis ont un diamètre de 1 mm, elles sont blanches ou légèrement jaunâtres, très sèches, convexes et à contour régulier. Les souches du "Biovar 3" sont légèrement plus grosses (entre 1 et 2 mm de diamètre) et leur aspect est moins sec. Les colonies des 3 biovars s’entourent d’une étroite zone d’hémolyse bêta due à l'excrétion de la phospholipase D.

Habitat et pouvoir pathogène

Corynébactéries du groupe "groupe Corynebacterium renale"
Les espèces du "groupe Corynebacterium renale" ont pour habitat le tractus uro-génital des ruminants et notamment des bovins. La transmission de germes se fait par contact direct et indirect.
Chez les bovins, les mâles sont porteurs de germes (ils sont notamment le seul réservoir de Corynebacterium cystitidis), mais les infections cliniquement exprimées sont rares. Chez la vache, les espèces du "groupe Corynebacterium renale" sont responsables d'infections urinaires observées principalement chez les animaux en fin de gestation ou après le part. La maladie débute par une cystite puis le germe gagne les uretères et les reins et provoque une urétérite et une pyélonéphrite. Les formes chroniques peuvent provoquer la mort des animaux.
Chez les petits ruminants, Corynebacterium renale et Corynebacterium pilosum peuvent provoquer des balanoposthites avec nécrose du prépuce.
Corynebacterium pseudotuberculosis
L’habitat de Corynebacterium pseudotuberculosis n’est pas connu avec certitude mais cette bactérie serait capable d’une survie prolongée (jusqu’à 55 jours), sans multiplication, dans le milieu extérieur. Le principal mode de contamination est lié à une souillure des plaies superficielles, même minimes, par de la terre ou par des instruments contaminés. Les animaux porteurs d'abcès pulmonaires ouverts peuvent contaminer directement les animaux sains (rôle de la toux) et, chez les ovins, les jeunes s'infectent au contact des mères. Le rôle des arthropodes, en tant que vecteur passif, est souvent évoqué.
Corynebacterium pseudotuberculosis provoque des infections chez de nombreuses espèces animales notamment chez le cheval, le mouton, la chèvre et les bovins. Une contamination de l’homme est possible mais rare. Elle a été décrite principalement en Australie, chez des individus ayant des contacts directs ou indirects avec des ruminants. Il s'agit donc d'une zoonose professionnelle peu fréquente, mais peut être sous-estimée.
Infections du cheval
Chez le cheval, deux formes cliniques sont reconnues : la lymphangite ulcéreuse et la formation d’abcès sous-cutanés.
La lymphangite ulcéreuse est une affection chronique qui se traduit par la présence de nodules, d’abcès et de plaies ulcéreuses siégeant au niveau de l’extrémité inférieure des membres. L’infection s’accompagne d’une inflammation, généralement non suppurée, des vaisseaux et des nœuds lymphatiques.
Les abcès sous-cutanés ont une évolution chronique et ils sont localisés principalement dans les régions pectorale et ventrale. Cette forme particulière d'infection est connue sous le nom de "pigeon fever".
Les chevaux infectés peuvent également présenter des bactériémies, des abcès internes (poumon, péricarde, péritoine, rein, utérus, mésentère, diaphragme...) et, plus rarement, des avortements.
L’infection s’accompagne d’une fièvre, d’une perte de poids et le taux de mortalité peut atteindre 40 p. cent lors de la présence d’abcès internes.
Infections des petits ruminants
Corynebacterium pseudotuberculosis est responsable, chez les ovins et les caprins, d'une infection appelée la lymphadénite caséeuse qui est une forme particulière de la maladie des abcès.
La lymphadénite caséeuse a été décrite dans tous les pays où l'élevage ovin est important. Elle se caractérise par la formation de pyogranulomes localisés principalement dans les nœuds lymphatiques superficiels (nœuds lymphatiques parotidien, mandibulaire, rétropharyngien, précapsulaire, préfémoral, poplité, rétromammaire), dans les nœuds lymphatiques profonds et dans les poumons. Plus rarement, d'autres localisations sont observées : cœur, scrotum, mamelle. Une contamination précoce des jeunes animaux par les mères conduit à des lésions de petite taille et pouvant passer inaperçues. Ces lésions évoluent lentement et une expression clinique manifeste n'est observée que chez les adultes (animaux âgés de plus d'un an) à la suite de réinfections ou de réactivations qui provoquent un état d'hypersensibilité de type IV (voir le chapitre "Facteurs de pathogénicité"). D'une manière générale, le pourcentage d'animaux porteurs d'abcès de grande taille augmente avec l'âge. Les pyogranulomes contiennent un pus d'une couleur vert pâle à jaune crémeux, d'abord semi-liquide puis qui s'épaissit jusqu'à avoir une consistance caséeuse dans les lésions anciennes. Le pus est enfermé dans une coque elle-même entourée d'une capsule de tissu conjonctif.
La présence d'abcès superficiels altère peu l'état de santé des animaux alors que la présence d'abcès profonds et d'abcès pulmonaires est associée à un amaigrissement progressif. Outre un éventuel amaigrissement, les pertes économiques sont liées à une diminution de la production de la laine et du lait, à une entrave à la commercialisation, à une dévalorisation des peaux et à des saisies à l'abattoir.
Des cas de mammites cliniques ou sub-cliniques, avec excrétion du germe dans le lait, ont été décrits mais ils semblent exceptionnels.
Infections des bovins
Chez les bovins, Corynebacterium pseudotuberculosis est à l'origine de diverses formes cliniques : abcès sous-cutanés, lymphadénites ulcéreuses, infections viscérales accompagnées ou non de la formation d'abcès sous-cutanés, abcès sous-cutanés accompagnés de mammites et de mammites sans autre signe clinique. Dans ce dernier type d'infection, les souches isolées appartiennent généralement au "Biovar 3" alors que, les souches isolées des autres cas d'infections, appartiennent au biovar Ovis.
Les abcès sous-cutanés ont une taille de 15 à 20 cm de diamètre (extrêmes compris entre 1 et 50 cm). Leur nombre est variable selon les animaux et ils siègent le plus souvent au niveau de la tête, du cou, des épaules, des flancs et des membres. Les abcès ont une coque épaisse mais ils finissent par se rompre en laissant écouler un exsudat sanguinolent ou un pus jaunâtre strié de sang et ils évoluent vers la formation de lésions ulcéreuses. Les nœuds lymphatiques drainant la région ont un volume augmenté mais ne présentent pas de lésions particulières. Les animaux ne souffrent d'aucun autre trouble et la production de lait n'est pas affectée.
Les lymphadénites sont principalement localisées aux nœuds lymphatiques de la tête et du cou qui sont ulcérés et qui contiennent du pus.
Les formes viscérales sont rares, elles se traduisent par la présence d'abcès dans les voies respiratoires et dans les nœuds lymphatiques.
Les mammites sont soit aiguës soit sub-cliniques. Dans les formes graves, les quartiers sont le siège d'une inflammation importante, le lait a un aspect purulent mais, l'état général des animaux n'est pas obligatoirement altéré.

Facteurs de pathogénicité

Corynébactéries du groupe "groupe Corynebacterium renale"
La pathogénie de l'infection par les espèces du "groupe Corynebacterium renale" fait intervenir les pili (attachement aux cellules épithéliales) et surtout la production d'uréase. L'hydrolyse de l'urée avec production d'ammoniac déclenche une inflammation, une alcalinisation des urines (pH supérieur à 9,0) et une inactivation du système complémentaire. La rénaline pourrait jouer un rôle dans la lyse des membranes cellulaires.
Corynebacterium pseudotuberculosis
Les facteurs de pathogénicité intrinsèques sont liés à la présence d’un lipide pariétal et à la synthèse de phospholipase D. Ces 2 facteurs n'expliquent cependant pas le développement des lésions granulomateuses qui résultent en fait de la réponse immunitaire.
Le lipide pariétal analogue au "cord factor" de Mycobacterium tuberculosis est responsable d’une action cytotoxique sur les cellules phagocytaires et d'une résistance à l'action bactéricide de ces cellules. Cette action sur les phagocytes confère à Corynebacterium pseudotuberculosis le statut de bactérie intracellulaire facultative. Le lipide pariétal semble un facteur de virulence important car les souches les plus riches en lipides induisent les lésions les plus importantes.
La phospholipase D hydrolyse la sphingomyéline des membranes cellulaires ce qui aboutit à la libération de choline alors que le céramide phosphate reste associé à la membrane. La phospholipase D augmente l'activité hémolytique de 2 toxines produites par Rhodococcus equi ce qui est à l'origine de la positivité du test de CAMP. Inversement, la bêta hémolysine d'une souche de Staphylococcus aureus subsp. aureus est inhibée (positivité du CAMP test-reverse) car elle est incapable d'agir sur le céramide phosphate. L'inhibition pourrait également résulter d'un encombrement stérique. Chez l'animal de laboratoire, la phospholipase D provoque une nécrose après injection intradermique et une augmentation de la perméabilité capillaire par le biais de lésions de l’endothélium vasculaire. L'augmentation de la perméabilité vasculaire favorise la dissémination bactérienne à partir du site d'infection primaire. De plus, la phospholipase D inhibe le chimiotactisme des granulocytes neutrophiles et active la voie alterne du système complémentaire. Les souches ne produisant pas de phospholipase D (absence du gène ou présence d'un gène défectif) ont une virulence atténuée.
La réponse immunitaire à médiation cellulaire est à l'origine d'un état d'hypersensibilité de type IV conduisant à la formation de granulomes au point d'inoculation et dans les nœuds lymphatiques drainant la région. Ces granulomes présentent un centre nécrotique (pyogranulomes) entouré de macrophages et de lymphocytes. A leur périphérie se développe une zone de fibrose isolant le granulome des tissus. Comme c'est le cas pour tous les granulomes résultant d'une hypersensibilité de type IV, l'organisation des granulomes est dynamique : en permanence des macrophages se lysent, libèrent des bactéries qui sont alors phagocytées par de nouveaux macrophages. La formation de ces granulomes immuns inhibe la dissémination bactérienne mais conduit à des lésions tissulaires.

Diagnostic bactériologique

Corynébactéries du groupe "groupe Corynebacterium renale"
L'examen microscopique des urines révèle la présence d'hématies et de bactéries groupés en amas et présentant la morphologie typique des corynébactéries. La culture est facilement obtenue par ensemencement d'un culot de centrifugation.
L'ensemencement abondant d'une gélose à l'urée de Christensen ou d'un milieu urée-indole permet d'obtenir une alcalinisation (hydrolyse de l'urée) en quelques minutes
Les commémoratifs, le pH élevé des urines, la mise en évidence d'une corynébactérie produisant une uréase très active et acidifiant le glucose suffisent à assurer le diagnostic d'une infection par une bactérie du "groupe Corynebacterium renale". Le diagnostic précis de l'espèce en cause est délicat et il n'est généralement pas effectué.
Corynebacterium pseudotuberculosis
Le prélèvement est généralement constitué par du pus prélevé par écouvillonnage d’un abcès ou d’un nodule fraîchement incisé. L’examen bactérioscopique du pus met en évidence des corynébactéries, souvent en position intracellulaire. D’autres prélèvements tel que du sang, du liquide péritonéal ou du lait permettent également d’isoler la bactérie en cas de bactériémie, d’abcès abdominaux ou de mammites. La culture est effectuée sur une gélose au sang de mouton incubée à 37 °C dans une atmosphère normale. Des milieux sélectifs peuvent également être utilisés. L'étude des caractères bactériologiques (l’utilisation d'une galerie API Coryne donne de bons résultats) permet facilement le diagnostic des infections dues aux biovar Equi ou Ovis.
Chez les bovins atteints de mammites, le diagnostic est plus délicat car il faut différencier les souches du "Biovar 3" d'autres corynébactéries fermentatives et non lipophiles isolées de mammites chez la vache (Corynebacterium amycolatum, Corynebacterium minutissimum et Corynebacterium ulcerans).

Sensibilité aux antibiotiques

Les corynébactéries du "groupe Corynebacterium renale" sont sensibles aux bêta-lactamines. Toutefois, les traitement ne sont efficaces qu'en début de maladie.
Corynebacterium pseudotuberculosis est sensible à la pénicilline G, à l'amoxycilline, aux macrolides, aux tétracyclines, aux céphalosporines, à la lincomycine, au chloramphénicol, à l’association sulfamide - triméthoprime et à la rifampicine. La sensibilité aux aminosides est variable et diffère selon les biovars. D’une manière générale, les souches du biovar Ovis sont plus résistantes que celles du biovar Equi. Un traitement antibiotique semble inutile lors d’abcès sous-cutanés qui doivent faire l’objet d’un traitement chirurgical. Chez le cheval, lors de lymphangites ou d’abcès internes, l’utilisation d’antibiotiques peut être envisagée. Le choix de la molécule repose sur le spectre de sensibilité mais doit également tenir compte de la localisation de l’infection (abcès à coque souvent épaisse), de la localisation intracellulaire fréquente de Corynebacterium pseudotuberculosis et de la toxicité de certains antibiotiques pour le cheval (notamment la lincomycine et, dans une moindre mesure, la rifampicine, les macrolides et les tétracyclines). En pratique, les macrolides, principalement l’érythromycine, semblent donner de bons résultats.

Prophylaxie des infections à Corynebacterium pseudotuberculosis

La prophylaxie sanitaire fait appel à l’isolement des animaux infectés, à une désinfection des locaux et des objets souillés et à de bonnes pratiques d’élevage (lutte contre les arthropodes, bonnes conditions d’hygiène, traitement des plaies même minimes). Chez les petits ruminants, les animaux introduits dans un troupeau sain doivent faire l'objet d'un contrôle strict et, dans un troupeau infecté, les animaux gravement atteints doivent être réformés. De même, l'utilisation d'un bélier infecté en monte naturelle est à proscrire.
Les seuls vaccins disponibles sont des vaccins inactivés, fabriqués en Australie et dont l'usage est réservé aux ovins. L'utilisation de ces vaccins contribue à réduire la prévalence de l'infection. Selon Pépin et al., l'utilisation d'auto-vaccins est à déconseiller.

Systématique et importance
Le genre Clostridium appartient à la famille des Clostridiaceae (ordre des Clostridiales, classe des "Clostridia", division ou phylum des "Firmicutes", domaine ou empire des "Bacteria").
Clostridium tetani est d'une importance médicale considérable car le bacille de Nicolaïer (nom vernaculaire de cette espèce) est responsable du tétanos de l'homme et des animaux.

Principaux caractères bactériologiques

Les souches de Clostridium tetani sont constituées de bacilles à Gram positif (au moins dans les jeunes cultures car après 24 heures de croissance les cellules ont tendance à perdre la coloration de Gram), de 0,3 à 0,6 µm de longueur sur 3 à 12 µm de longueur, généralement très mobiles grâce à une ciliature péritriche (mais certaines souches sont dépourvues de flagelles et sont immobiles), sporulés et anaérobies stricts.
La spore est déformante et terminale ce qui donne à la bactérie un aspect en épingle. Cependant, certaines souches produisent des spores subterminales et/ou ovales. La survie des spores dans le milieu extérieur dépend des conditions physico-chimiques et l'action conjointe de l'air et de la lumière est considérée comme particulièrement néfaste. Selon Prévot, les spores conservent leur vitalité pendant plusieurs années lorsqu'elles sont présentes sur un corps poreux ou sur des échardes et pendant de nombreuses années (au moins 18 ans) dans le sol à l'abri de la lumière.
Typiquement, les souches de Clostridium tetani produisent deux toxines protéiques (Cf. infra), mais il existe des variants non toxinogènes qui sont non distinguables des souches toxinogènes d'après leurs caractères bactériologiques et les homologies ADN-ADN.
À la surface d'un milieu gélosé incubée 48 heures en anaérobiose, la croissance des souches mobiles se traduit par un voile et l'obtention de colonies isolées nécessite un milieu très sec (séchage des boîtes 90 min. à 37 °C, couvercles ouverts) et/ou contenant 3 à 4 p. cent d'agar. Dans ces conditions, les colonies obtenues sur gélose au sang de mouton et de cheval sont très légèrement bombées, semi-translucides, à contour irrégulier, de couleur grisâtre, entourées d'une étroite zone d'hémolyse et leur diamètre atteint 2 à 5 mm. Certaines souches peu mobiles peuvent donner des colonies rondes à bords réguliers.

Habitat

Clostridium tetani est une bactérie tellurique, de répartition géographique mondiale même s'il est plus rare dans les régions nordiques ou de haute altitude. Le bacille du tétanos est présent dans les sols (et notamment dans les sols cultivés et fumés), dans les dépôts vaseux des rivières et des mers et, lorsqu'il est transporté par le vent ou entraîné par les eaux, on le retrouve dans les poussières des rues ou des habitations. Le bacille tétanique présente cependant une répartition qualifiée de capricieuse par Prévot et qui a conduit à la notion de zones tétanifères ou tétanigènes. Ce sont les sols à pH neutre ou légèrement alcalin, ayant une humidité d'au moins 15 p. cent et dont la température est d'au moins 20 °C qui sont les plus favorables à la survie de Clostridium tetani.
Clostridium tetani est également présent dans le tube digestif des animaux (singe, cheval, vache, mouton, chèvre, porc, chien, chat, souris, cobaye, lapin, volaille...) ou de l'homme (notamment chez les individus en contact permanent avec les chevaux). Les herbivores et tout spécialement le cheval joueraient un rôle important dans la dissémination des spores. Par l'intermédiaire du sol, des poussières ou des fèces, Clostridium tetani peut contaminer des objets inanimés (y compris du matériel médical ou chirurgical insuffisamment stérilisé) ou la peau et les muqueuses des vertébrés.

Pouvoir pathogène

Les spores ou les formes végétatives introduites dans l'intestin sont inoffensives et, expérimentalement, on a pu montrer que les spores restent viables mais incapables de germer dans le tube digestif et que la toxine administrée par voir orale ou rectale est inoffensive. Ces faits expliquent que le tétanos ne peut être contracté par voie orale tant que le tube digestif est intact. La maladie survient lorsqu'une plaie est contaminée par des spores de Clostridium tetani. Le tétanos est ainsi observé après piqûre ou blessure même minime, après une intervention chirurgicale, après un avortement ou un accouchement mal ou non médicalisé, après utilisation de matériel d'injection souillé (un tel matériel est parfois employé par les toxicomanes, par des vétérinaires et même par des médecins ou des infirmiers dans des régions déshéritées), après l'injection d'une substance ischémiante... Les plaies renfermant des tissus déchirés, déchiquetés, nécrosés, des caillots, de la terre ou des corps étrangers sont particulièrement favorables à la survenue du tétanos (la présence de lésions tissulaires stimule la croissance de Clostridium tetani en apportant les nutriments nécessaires et la présence de corps étrangers aurait un effet défavorable sur la phagocytose des spores). De même, les plaies anfractueuses, profondes et avec une faible ouverture sur l'extérieur sont favorables au développement de Clostridium tetani. Chez les animaux et notamment chez le cheval, les plaies des extrémités, les fractures ouvertes, la plaie ombilicale, les blessures obstétricales, les non-délivrances, les plaies de castration ou, d'une manière générale, les plaies chirurgicales souillées sont souvent à l'origine du tétanos.
Après germination des spores, le bacille se multiplie et synthétise une neurotoxine très puissante qui inhibe la libération des neuromédiateurs par les interneurones régulateurs situés dans la moelle épinière ou le cerveau (Cf. infra). Il en résulte une hyperexitabilité des neurones moteurs et des contractures localisées puis généralisées, permanentes, douloureuses et paroxystiques des muscles squelettiques.
De très nombreuses espèces animales sont sensibles au tétanos et, selon Prévot, l'ordre de sensibilité décroissant est le suivant : cheval, porc, vache, chèvre, mouton, singe, cobaye, lapin, souris, rat, chien, chat, pigeon, animaux poïkylothermes.
Classiquement, le tétanos apparaît 5 à 10 jours (extrêmes 1 à 50 jours) après la contamination et il est d'autant plus grave que sa durée d'incubation est courte et que la porte d'entrée est localisée près de la tête. Le tétanos se traduit par une augmentation du tonus musculaire, une raideur de la marche, un port élevé de la queue, un redressement des oreilles puis, à la phase d'état, par une extension des quatre membres et par une contracture musculaire du cou et du rachis entraînant une attitude caractéristique connue sous le nom de opisthotonos (chez l'homme, un sujet en opistothonos ne repose que sur la tête et les talons). La mort est généralement due à une paralysie des muscles respiratoires. La contraction spastique des muscles masticateurs conduit à un trismus (lockjaw en anglais) et la contraction des muscles faciaux est responsable d'un rictus convulsif ou rire sardonique. Les stimulus externes comme un bruit ou une lumière exacerbent les contractions musculaires. Chez l'homme mais aussi chez les animaux et notamment les chiens et les chats, le tétanos peut rester localisé à un membre. L'homme ou l'animal ayant survécu au tétanos ne sont pas immunisés et doivent éventuellement être vaccinés.
Chez le cheval, le tétanos débute par une difficulté à mastiquer, à déglutir et à bouger l'encolure. Ultérieurement, la tête est étendue sur l'encolure, les mâchoires sont contractées, les nasaux dilatés, l'œil est partiellement recouvert par la troisième paupière, les oreilles sont dressées et rapprochées, la queue est tenue relevée. Le cheval reste immobile, il semble inquiet, il grince des dents et la lumière ou le bruit provoquent des soubresauts et des tremblements. Les déplacements sont pénibles et les membres sont raides, comme fixés au sol. La respiration est courte, fréquente et dyspnéique. Le plus souvent les contractures s'étendent et la totalité des muscles est affectée. La mort est fréquente (taux de mortalité voisin de 75 p. cent chez les animaux non ou mal vaccinés), elle se produit en 6 à 12 jours (extrêmes de 2 à 30 jours) et elle est due à l'asphyxie et à l'épuisement. Chez les ruminants, la maladie débute par une raideur du train postérieur, les membres pelviens sont écartés, la queue est raide et relevée, la marche est pénible. Les contractures s'étendent aux muscles du dos et des membres thoraciques, le trismus est souvent marqué et il empêche la préhension des aliments. Chez le porc, les contractures s'étendent rapidement à l'ensemble des muscles, l'animal reste couché, les membres sont immobiles et en extension, le trismus est peu marqué. Comme chez le cheval, des crises sont observées après un stimulus auditif ou visuel. Le tétanos du chien et du chat est souvent localisé à un membre. Les muscles sont durs et contractés mais l'état général reste bon. En l'absence de traitement, la forme localisée peut évoluer vers une forme généralisée. La forme généralisée, qui peut également résulter d'une blessure située à la tête ou dans une région fortement vascularisée, se traduit par des signes d'abord discrets puis évoluant vers une contraction douloureuse de l'ensemble des muscles. On note alors un trismus incomplet, un rire sardonique, un port anormal de la tête, des oreilles et de la queue, une procidence du corps clignotant, une voussure du dos, une rigidité des membres et la mort intervient à la suite de difficultés respiratoires.

Facteurs de pathogénicité

Clostridium tetani produit deux exoprotéines, une hémolysine ou tétanolysine et une neurotoxine ou tétanospasmine.
La tétanolysine est une hémolysine d'environ 48 kDa, thiol-dépendante et active sur les membranes contenant du cholestérol. Son administration par voie intraveineuse à la souris conduit à un œdème pulmonaire et chez le lapin et le singe, elle provoque une hémolyse intravasculaire. Il semble toutefois que cette toxine ne participe en rien au pouvoir pathogène deClostridium tetani.
La tétanospasmine ou neurotoxine tétanique est codée par un plasmide. Elle est responsable des symptômes caractéristiques du tétanos et elle présente de nombreuses analogies structurales et même fonctionnelles avec les toxines botuliques. La tétanospasmine est synthétisée sous la forme d'un précurseur inactif ou très faiblement actif constitué d'une unique chaîne polypeptidique de 150 kDa. Cette chaîne est dépourvue de séquence signal et sa libération nécessite une lyse des bactéries ou pourrait faire appel à un mécanisme encore mal défini qui impliquerait une exfolation de la paroi bactérienne. Après libération, ce précurseur est clivé par des protéases bactériennes en une chaîne lourde de 100 kDa unie par un pont disulfure à une chaîne légère de 50 kDa. Sur le plan fonctionnel, la neurotoxine comprend trois régions : l'extrémité COOH terminale de la chaîne lourde est responsable de l'attachement à un récepteur de la membrane des neurones, une région NH2terminale de la chaîne lourde gouverne la pénétration et la chaîne légère est responsable du blocage de la libération des neurotransmetteurs. Contrairement aux neurotoxines botuliques, la tétanospasmine ne s'associe pas à des protéines non toxiques ce qui explique que la toxine tétanique ne soit pas stable dans le tractus intestinal. La toxine se fixe sur les terminaisons nerveuses au niveau de gangliosides négativement chargés puis elle s'attache spécifiquement sur un récepteur protéique d'environ 15 kDa. L'ensemble récepteur toxine subit une endocytose et la toxine devient inaccessible aux anticorps neutralisants. Contrairement aux toxines botuliques qui restent localisées aux jonctions neuro-musculaires, les vésicules contenant la toxine tétanique cheminent par voie rétrograde le long des motoneurones jusqu'à la moelle épinière ou le cerveau. Les mécanismes responsables de ce cheminement rétrograde sont encore inconnus. La toxine est ensuite relarguée dans l'espace intersynaptique entre les motoneurones et les neurones inhibiteurs puis endocytée par les neurones inhibiteurs. Dans ces derniers, l'acidification de la vésicule d'endocytose entraîne un changement de conformation de la toxine et la chaîne légère passe dans le cytosol. Le mécanisme de ce passage est lui aussi inconnu mais il semble que les chaînes lourdes forment un tétramère qui s'insère dans la membrane de la vésicule pour former des pores permettant le passage des chaînes légères dans le cytosol. Dans le cytosol, la chaîne légère inhibe la libération de glycine et d'acide gamma-aminobutyrique en clivant une protéine impliquée dans l'exocytose de ces neuromédiateurs. L'absence de libération des neuromédiateurs a pour conséquence l'absence de contrôle inhibiteur des motoneurones et donc une augmentation excessive de leur activité. L'hyperactivité des motoneurones met en jeu des couples de muscles antagonistes et conduit aux spasmes musculaires.
La production de tétanospasmine ne semble conférer aucun avantage particulier au souches de Clostridium tetani et les souches non toxinogènes cultivent et survivent dans l'environnement aussi bien que les souches toxinogènes. Les raisons pour lesquelles une bactérie de l'environnement synthétise une molécule ayant un puissant effet spécialisé sur les neurones sont totalement inconnus.

Diagnostic bactériologique

Le diagnostic du tétanos est le plus souvent clinique et les laboratoires de bactériologie sont rarement sollicités d'autant plus que la recherche de Clostridium tetani est négative dans environ 75 p. cent des cas. Ce manque de sensibilité est principalement lié au fait que la demande d'examen est souvent tardive et que le prélèvement est effectué à un moment oùClostridium tetani est supplanté par d'autres bactéries.
Le diagnostic sérologique n'est pas réalisable car le tétanos ne provoque pas de réponse immunitaire.

Sensibilité aux antibiotiques

À la connaissance de l'auteur, aucune publication récente n'a été consacrée à la sensibilité in vitro de Clostridium tetani aux antibiotiques.
D'une manière générale, les Clostridium sp. sont résistants à l'aztréonam, aux aminosides, au triméthoprime, aux sulfamides, aux quinolones, à la colistine et à la fosfomycine. En revanche, ils sont sensibles aux pénicillines (à l'exception de quelques souches productrices de bêta-lactamases mais non décrites pour Clostridium tetani), aux glycopeptides et au métronidazole. La sensibilité à la clindamycine et au chloramphénicol est variable selon les souches. En médecine vétérinaire, les tétracyclines sont parfois utilisées dans la prophylaxie ou le traitement du tétanos.

Prophylaxie et traitement

La prophylaxie sanitaire est difficile car il est impossible de détruire les spores présentes dans le milieu extérieur. Les opérations chirurgicales doivent s'effectuer avec du matériel stérile et dans des conditions maximales d'asepsie afin déviter une contamination par les spores. Les plaies accidentelles doivent être nettoyées et désinfectées et, le cas échéant, faire l'objet d'un parage chirurgical qui doit comporter l'élimination de tous les corps étrangers et de tous les tissus lésés. L'administration d'antibiotiques (pénicilline G ou métronidazole) peut également prévenir un risque de tétanos.
L'essentiel de la prophylaxie du tétanos repose sur la prophylaxie médicale basée sur la vaccination et, dans une moindre mesure, sur les sérums anti-tétaniques.
La neurotoxine tétanique, traitée durant un mois par le formol à une température de 38 °C, perd sa toxicité tout en conservant son immunogénicité et sa spécificité antigénique et elle devient une anatoxine. Chez l'homme, au moins dans les pays où elle est largement pratiquée voire même obligatoire, la vaccination à l'aide d'anatoxine tétanique a permis de réduire considérablement le nombre de cas de tétanos. En ce qui concerne la médecine vétérinaire des vaccins anti-tétaniques sont disponibles pour le cheval, les ruminants, le porc et le chien. Toutefois, la vaccination n'est couramment pratiquée que chez les chevaux et les petits ruminants. La protection conférée par l'anatoxine tétanique est solide et durable à condition de respecter le protocole de vaccination (le plus souvent il consiste en une primovaccination réalisée par deux injections à quatre semaines d'intervalle, suivi d'un rappel un an plus tard puis tous les trois ans). Chez un animal correctement vacciné, une injection d'anatoxine réalisée à l'occasion de tout traumatisme suspect est généralement suffisante pour prévenir un tétanos.
Les sérums anti-tétaniques peuvent être utilisés à titre prophylactique mais aussi thérapeutique. Pour limiter les réactions d'hypersensibilité, l'administration de sérums homologues est obligatoire lorsque de tels sérums sont commercialisés. En France, à l'exception des immunoglobulines humaines antitétaniques, seuls des sérums produits sur chevaux ou sur bovins sont disponibles. L'emploi de sérums antitétaniques dans la prophylaxie est variable selon l'état immunitaire du sujet. Chez un sujet correctement vacciné la séroprophylaxie semble non nécessaire (mais elle est parfois pratiquée au nom du principe de précaution) alors qu'elle est d'un usage courant chez les individus non ou mal vaccinés et présentant des plaies potentiellement dangereuses. En cas de tétanos déclaré les sérums anti-tétaniques sont couramment employés en médecine vétérinaire alors que leur utilisation est pratiquement abandonnée en médecine humaine (le traitement moderne du tétanos de l'homme repose avant tout sur une réanimation médicale associée à l'administration d'agents curarisants ou de sédatifs). Ces sérums sont administrés le plus tôt possible (la toxine fixée sur les terminaison nerveuses est inaccessible aux anticorps), par voie intraveineuse, après avoir vérifié l'absence de sensibilisation du sujet (injection par voie intradermique de 0,1 ou 0,2 mL de sérum). En cas de sensibilisation, la sérothérapie est déconseillée ou doit se réaliser après un traitement anti-histaminique. Dans tous les cas et à plus forte raison si l'animal est sensibilisé, il convient de disposer d'anti-histaminiques, de glucocorticoïdes et d'épinéphrine afin d'enrayer un éventuel phénomène d'hypersensibilité de type I. Dans les formes graves et notamment chez le cheval, le sérum antitétanique peut être administré par voie intrathécale.
Outre la sérothérapie par voie intraveineuse, le traitement fait appel aux antibiotiques administrés par voie générale et locale, à un parage chirurgical, à un traitement de la plaie par l'eau oxygénée et à une administration intramusculaire de sérum réalisée à proximité de la plaie. Le traitement est complété par l'administration de sédatifs et l'animal doit être placé dans un endroit calme et à l'obscurité. En cas de spasmes laryngés, une trachéotomie peut être effectuée et, si l'animal est incapable de se nourrir, il sera alimenté par l'intermédiaire d'une sonde.

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. Il n'est pas toujours possible, notamment chez les carnivores domestiques et chez le porc, d'établir une relation directe entre la présence de souches toxinogènes de Clostridium difficileet l'apparition d'une pathologie. Toutefois, à tort ou à raison, Clostridium difficile est de plus en plus fréquemment incriminé comme une cause de morbidité et de mortalité néonatales dans les élevages de porcs, y compris dans les élevages français (G. Martineau, communication personnelle ; J. Szymanski, communication personnelle).

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 difficilepeuvent 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. Sur gélose au sang, après 24 heures d'incubation, les colonies sont circulaires ou à contour irrégulier, elles sont plates ou légèrement convexes, opaques, blanchâtres ou grisâtres et leur diamètre est compris entre 2 et 5 mm. Les colonies observées à la loupe binoculaire ont un aspect en verre brisé et l'odeur des cultures évoque celle du crottin de cheval. Après 48 d'incubation, les colonies obtenues sur gélose Brucella au sang enrichie en hémine et en vitamine K1 présentent une fluorescence vert pâle sous lumière ultraviolette.

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. Les antibiotiques agissent en perturbant la composition des flores intestinales et en permettant la colonisation de l'intestin par des souches endogènes ou plus fréquemment exogènes. À l'exception des aminosides administrés par voie parentérale, pratiquement tous les antibiotiques peuvent favoriser la survenue d'une infection à Clostridium difficile. Les molécules les plus fréquemment impliquées sont celles ayant un spectre d'action large et susceptibles de perturber fortement les flores notamment à la suite d'une administration orale. Outre les traitements antibiotiques, les traitements chimiothérapiques anticancéreux peuvent également entraîner des diarrhées à Clostridium difficile. Les molécules les plus fréquemment incriminées sont le méthotrexate, la doxorubicine, la cyclophosphamide et le 5-fluorouracile. Le principal facteur de risque est lié à l'âge et plus de 80 p. cent des cas sont observés chez des individus âgés de plus de 60 ans. Les autres facteurs de risque sont représentés par des opérations chirurgicales portant sur le tube digestif et par l'administration de laxatifs, de lavements barytés, d'antiacides ou de ralentisseurs du transit. Tous ces facteurs semblent agir en modifiant l'écosystème digestif ou la motilité intestinale. Même en l'absence de mortalité, les infections de l'homme sont parfois graves et elles entraînent des coûts importants notamment en raison d'une augmentation de la durée d'hospitalisation. De plus, la survenue d'une épidémie hospitalière peut provoquer la fermeture temporaire d'un service et une augmentation du nombre de lits inoccupés.
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 siClostridium 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 laminapropria 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. Le rôle de Clostridium difficile en tant qu'agent étiologique est cependant difficile à établir. En effet, si la présence de toxines est détectée chez environ 42 p. cent des porcelets malades, environ 74 p. cent des porcelets sains présentent également des toxines dans leurs fèces. De plus, les fèces des animaux présentant un œdème du côlon ou une colite ne permettent pas toujours la mise en évidence de toxines. Le principal argument suggérant que Clostridium difficile est naturellement pathogène pour les porcelets tient à la quantité de toxine qui semble plus importante chez les animaux malades que chez les animaux sains. Si on tient du fait que Clostridium difficile est un germe présent dans l'environnement et que les individus jeunes, aux flores encore imparfaitement constituées, peuvent être des porteurs de germes, il semble nécessaire d'attendre les résultats d'études complémentaires avant d'affirmer que cette bactérie est un agent pathogène majeur chez les porcs non sevrés.
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. Chez le lapin, des diarrhées aqueuses et des entérotoxémies mortelles ont été observées à la suite de traitements à la pénicilline ou à l'ampicilline et chez des animaux SPF n'ayant pas reçu d'antibiotiques. Ces infections sont toutefois moins fréquentes que les infections à Clostridium spiroforme.
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. Ces deux toxines sont cytotoxiques pour de nombreuses cellules, elles augmentent la perméabilité capillaire et elles peuvent provoquer des hémorragies (activité plus marquée pour la toxine A). La toxine A est capable de provoquer un afflux liquidien dans de nombreux modèles expérimentaux alors que cet effet n'est généralement pas observé avec la toxine B. Toutefois, la toxine B semble renforcer l'action de la toxine A et des souches produisant uniquement de la toxine B sont aptes à provoquer des infections expérimentales et elles sont douées d'un pouvoir pathogène naturel. Les souches de Clostridium difficile ne produisant aucune de ces deux toxines ne sont pas pathogènes. Chez ces souches, le locus de pathogénicité est remplacé par une séquence de 127 bases ne codant pour aucune protéine.
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. Les mastocytes semblent avoir un rôle important dans la pathogénie des infections à Clostridium difficile. Ainsi, par comparaison avec des souris normales, des souris dépourvues de mastocytes sont moins sensibles à l'action de la toxine A.

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. Chez le porc, il existe une très bonne corrélation entre la mise en évidence de la toxine dans le contenu du côlon et sa mise en évidence dans les écouvillonnages rectaux si bien que des écouvillons, à condition d'être conservés au froid, constituent un bon prélèvement.
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. Le plus souvent, la perte de viabilité des formes végétatives n'est pas considérée comme un problème important car, in vitro, il est possible de favoriser la germination des spores à l'aide de techniques particulières. Un vétérinaire praticien ne connaît pas toujours la méthodologie utilisée par son laboratoire de diagnostic et il ne peut savoir si celui ci appliquera une technique apte à favoriser la germination des spores. Aussi, pour éviter des réponses faussement négatives, il est conseillé d'envoyer les prélèvements de fèces dans un milieu de transport pour anaérobies et de les conserver 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. Les principales modalités de ce diagnostic sont données dans le fichier Clostridium difficile in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.

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. Clostridium difficile présente une résistance naturelle à la céfoxitine. Il est résistant aux céphalosporines de première, deuxième et troisième générations. La pénicilline est active in vitro, mais inactive in vivo. De nombreuses souches sont résistantes à la clindamycine, au chloramphénicol et à l’érythromycine.
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. Le traitement des individus porteurs sains de germes n'est pas recommandé. Un traitement par le métronidazole s'est avéré inefficace et la vancomycine, bien qu'entraînant temporairement la disparition de Clostridium difficile, conduit à un taux de portage plus élevé (par comparaison avec l'administration d'un placebo) deux mois après l'arrêt du traitement.
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... De plus, chez l'homme, on considère que toute diarrhée observée chez un individu hospitalisé doit faire l'objet d'un examen bactériologique et un patient infecté par Clostridium difficiledoit être placé dans une chambre particulière bénéficiant de toilettes individuelles. Ces mesures de prophylaxie sanitaire ont pour but d'éviter la contamination du milieu extérieur et des individus (homme ou animaux) hospitalisés souvent sous antibiothérapie et/ou affaiblis. En revanche, tant qu'ils ne reçoivent pas d'antibiotiques, les médecins, les vétérinaires et, d'une manière générale, le personnel soignant, dotés d'une flore intestinale normale, sont à l'abri des risques de contagion.
En médecine vétérinaire, des autovaccins sont couramment utilisés dans les élevages porcins.

Importance et aspects historiques
Clostridium botulinum ainsi que d'autres espèces du genre Clostridium (Clostridium argentinense, Clostridium baratii, Clostridium butyricum) produisent ou peuvent produire des toxines protéiques. Ces toxines, au nombre de sept et désignées par les lettres A à G, diffèrent par leurs propriétés antigéniques, mais leurs activités biologiques sont identiques. Ces toxines sont responsables, chez l'homme et chez l'animal, d'une maladie connue sous le nom de botulisme et caractérisée par des paralysies flasques. Dans les conditions naturelles, le botulisme résulte de l'ingestion de toxines préformées dans un aliment contaminé (intoxination) ou de la multiplication dans l'intestin ou dans une plaie de souches produisant des toxines (toxi-infection).
Les neurotoxines botuliques sont les toxines les plus puissantes connues et, après ingestion, la dose létale pour l'homme, est estimée à 0,1-1 µg pour la toxine botulique A. Un exemple théorique montre qu'un seul gramme de toxine, disséminé et inhalé, pourrait tuer plus d'un million de personnes. Du fait de cette extrême toxicité, les toxines botuliques peuvent constituer des armes biologiques (dispersion de la toxine par aérosols ou contamination volontaire d'un réseau d'eau potable). De manière un peu paradoxale, l'utilisation potentielle des toxines botuliques dans des actes de malveillance connaît un regain d'intérêt à une époque où ces toxines sont utilisées pour le traitement des maladies caractérisées par une hyperactivité musculaire ou pour supprimer les rides.
L'ingestion de boudins ou de saucisses était une cause fréquente de neuro-intoxination d'où le nom de botulisme donné à la maladie (en latin, botulus -i désigne le boyau d'un animal utilisé en charcuterie et par extension boudin, saucisse et d'une manière générale tous boyaux farcis). Le botulisme est connu depuis l'Antiquité mais son étude scientifique a débuté en 1896 lorsque survient à Ellezelles (Belgique) un foyer de botulisme chez 22 personnes (trois morts) qui avaient consommé du jambon cru. Van Ermengem mit en évidence une neurotoxine dans le jambon incriminé et il isola du jambon et de la rate d'un malade décédé un bacille anaérobie, sporulé et toxinogène qu'il appela "Bacillus botulinus". En 1904, Landman isola une souche de "Bacillus botulinus" lors d'une intoxination (21 personnes malades et 11 morts) consécutive à l'ingestion d'une conserve de haricots blancs. En 1923, Bergey et al. reclassent "Bacillus botulinus" dans le genre Clostridium avec la dénomination de Clostridium botulinum.

Systématique

La systématique de Clostridium botulinum est extrêmement complexe car les souches sont très hétérogènes tant sur le plan génétique que phénotypique (voir Clostridium botulinum inDictionnaire de Bactériologie Vétérinaire). Comme les autres espèces du genre Clostridium, cette bactérie 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 botulinum présentent les caractères classiquement attribués au genre Clostridium (bacilles à Gram positif, anaérobies, sporulés). Les souches deClostridium botulinum sont divisées en trois groupes (I, II et III) en fonction de leurs caractères bactériologiques.
La présence d'une spore et l'éventuelle capacité à synthétiser des neurotoxines sont les caractéristiques majeures de Clostridium botulinum.

Action des facteurs physico-chimiques sur les toxines, la croissance, la sporulation et la germination

Les denrées alimentaires ne doivent pas renfermer de toxines préformées ou de spores capables de germer et de donner naissance à des formes végétatives productrices de toxines. De nombreux facteurs physiques ou chimiques sont aptes à entraver la croissance, la sporulation, la germination ou la toxinogénèse et ils sont utilisés lors de la conservation des denrées alimentaires.
Inactivation des toxines
Les toxines botuliques peuvent être inactivées par la chaleur (30 min à 80 °C, quelques minutes à 100 °C) et par l'hypochlorite de sodium (NaOCl à 0,1 p. cent durant 30 min). Une exposition au soleil serait capable d'inactiver les toxines en 1 à 3 heures. Dans l'air et à l'obscurité, les toxines seraient inactivées en 12 heures. La chloration, classiquement utilisée pour le traitement des eaux potables, détruirait 84 p. cent des toxines en 20 minutes.
Action du froid
La réfrigération peut inhiber la croissance de Clostridium botulinum. La température minimale de croissance a été déterminée pour quelques souches et elle est de 10 °C pour les souches du groupe I et de 3,3 °C pour les souches du groupe II. À la température minimale de croissance, la production de toxines est lente et nécessite plusieurs semaines.
Inactivation thermique des spores
Selon Prévot, la thermorésistance des spores est gouvernée par trois lois capitales : . La thermorésistance varie d'une souche à l'autre. D'une manière générale, les souches du groupe I possèdent les spores les plus résistantes alors que les spores élaborées par les souches du groupe II sont les plus thermosensibles. . Pour une même souche, la thermorésistance varie selon les facteurs environnants : les spores formées en milieu pauvre ou dans un milieu dont le Eh (potentiel d'oxydoréduction) est bas sont moins thermorésistantes que celles formées en milieu riche ou dans un milieu dont le Eh est élevé, la neutralité du milieu favorise la résistance, l'élévation du pH est corrélée avec une diminution de la thermorésistance... . Pour une même culture la thermorésistance varie d'une spore à l'autre. Ainsi, un chauffage de 8 minutes à 115 °C peut tuer 95 p. cent des spores d'une souche du groupe I mais les 5 p. cent restantes résistent environ 330 minutes à 100 °C, 80 minutes à 105 °C et 7 minutes à 120 °C.
Sensibilité des spores aux radiations
Parmi les espèces d'intérêt médical, les spores de Clostridium botulinum sont considérées comme les spores les plus résistantes aux radiations. La résistance des spores aux radiations varie selon les souches, la température et la concentration en oxygène. D'une manière générale, les spores sont plus sensibles en présence d'oxygène et à une température supérieure à 20 °C. La dose nécessaire à l'inactivation de 90 p. cent des spores varie de 2 à 4,5 kGy pour les souches du groupe I. Les spores des souches produisant de la toxine E sont plus sensibles et une dose de 1 à 2 kGy inactive 90 p. cent des spores.
Influence du pH
Les souches de Clostridium botulinum du groupe I peuvent cultiver à un pH minimum de 4,6 et celles du groupe II à un pH minimum de 5. Les conserves acides (fruits, végétaux) sont suffisamment acides pour inhiber la croissance de Clostridium botulinum et des agents acidulants peuvent être ajoutés pour abaisser le pH. Toutefois, l'acidotolérance est fonction de nombreux facteurs : nature de l'aliment, valeur du Eh, valeur de l'aW, température... De plus certains micro-organismes aptes à cultiver à des pH acides, comme les levures, peuvent provoquer localement une élévation du pH et permettre la croissance des souches de Clostridium botulinum.
Influence de la concentration en NaCl et de l'aW
La concentration en NaCl est l'un des facteurs les plus importants pour limiter la croissance de Clostridium botulinum dans les aliments. Le sel agit en diminuant la valeur de l'aW. Les souches du groupe I de Clostridium botulinum ne se multiplient pas lorsque la valeur de l'aW est inférieure à 0,94 et la multiplication des souches du groupe II est arrêtée lorsque l'aWest inférieur à 0,97. Outre le NaCl, l'aW peut être diminuée par le KCl, le glucose ou le saccharose.
Influence de l'atmosphère et du potentiel d'oxydoréduction
Les emballages sous atmosphère modifiée sont largement utilisés pour améliorer la conservation des denrées alimentaires. La croissance optimale de Clostridium botulinum est obtenue pour un Eh (potentiel d'oxydoréduction) de -350 mV. La croissance peut également débuter pour un Eh de 30 à 250 mV et elle s'accompagne d'une baisse rapide du potentiel d'oxydoréduction favorisant une bonne multiplication bactérienne. Le dioxyde de carbone est couramment employé pour obtenir une atmosphère modifiée. Le dioxyde de carbone peut favoriser la croissance de Clostridium botulinum qui n'est inhibée que pour des concentration de 75 p. cent.
Inhibiteurs de croissance
Outre leur rôle dans les caractéristiques organoleptiques des produits de charcuterie, les nitrites inhibent le développement de Clostridium botulinum par un mécanisme encore inconnu. L'efficacité des nitrites est dépendante du pH, de la concentration en NaCl, de la concentration en ascorbate, du traitement thermique, du temps et de la température de stockage. Ainsi, un effet inhibiteur est obtenu pour des concentrations en nitrite de 40 µg/g lorsque la concentration en NaCl est de 3,5 p. cent alors que pour des concentrations en NaCl de 1,8 p. cent un effet inhibiteur nécessite 300 µg/g de nitrite. De même, une concentration en nitrite de 50 µg/g et une concentration en isoascorbate de 200 µg/g a un effet inhibiteur aussi efficace que les nitrites utilisés seuls à une concentration de 156 µg/g. Les nitrites peuvent conduire à la formation de nitrosamines cancérogènes si bien que la législation française limite à 150 ppm le taux résiduel des nitrites dans les denrées alimentaires. Les sorbates, la nisine, les anti-oxydants phénoliques, les polyphosphates, le métabisulfite, l'EDTA, les lactates sont également des inhibiteurs de la croissance.
Influence des facteurs physico-chimiques sur la germination des spores
La germination des spores de Clostridium botulinum est optimale pour une température de l'ordre de 37 °C, pour un pH de 7 et pour une activité de l'eau supérieure à 0,89. Toutefois, les spores de Clostridium botulinum A et B peuvent germer pour un pH compris entre 4,6 et 9 et pour une température variant de 4 à 70 °C. Les spores des souches produisant de la toxine E germent pour un pH de 4,8 à 9 et pour des températures de 3,3 à 50 °C. Les nitrites n'inhibent la germination qu'à des concentrations supérieures à celles autorisées dans les aliments. Le NaCl n'a un effet important que sur les spores de Clostridiumbotulinum du toxinotype E dont la phase d'émergence est inhibée par 5 p. cent de NaCl.

Habitat

Clostridium botulinum est largement répandu dans l'environnement (sol, eau douce, sédiments marins, végétaux en décomposition) dans lequel les spores sont capables de survivre durant de longues périodes. Compte tenu de cet habitat, Clostridium botulinum peut être présent dans le tube digestif de l'homme et des animaux et il peut contaminer des denrées alimentaires.
Milieu extérieur
Les souches productrices de toxine A sont préférentiellement isolées des sols pauvres en matière organique et ayant un pH neutre ou légèrement alcalin. En revanche, elles sont rarement isolées de l'environnement aquatique. Le toxinotype A est dominant en Amérique du Sud, dans la partie ouest des États Unis, en Australie, en Nouvelle Zélande et en Chine mais il peut également être isolé en Europe et dans les pays de l'ancienne Union Soviétique.
Les souches B sont isolées en Europe (Royaume Uni, France, Irlande, Pays Bas, Italie, Suisse, Danemark...), dans les pays de l'ancienne Union Soviétique, dans le sud-est de l'Afrique, en Indonésie, en Chine et dans l'est des États Unis. Elles semblent plus abondantes dans les sols à pH légèrement acide (6,5) et dans les sols cultivés. Contrairement aux souches A, elles peuvent être isolées de l'eau et des sédiments aquatiques, notamment en France et au Royaume Uni.
Les souches synthétisant les toxines C et D sont localisées dans les sols riches en matière organique des régions tropicales et des régions tempérées. Elles sont notamment présentes en Amérique du Sud, en Afrique, en Australie, en Nouvelle Zélande, en Europe (Royaume Uni, Irlande, Pays Bas, Island, Danemark, France...), en Chine, dans les pays du sud-est asiatique et au Japon. Toutefois, le principal réservoir de ces souches est constitué par l'intestin des animaux et notamment des oiseaux aquatiques (type C) et des rongeurs (type D).
Les souches de Clostridium botulinum productrices de toxine E, aptes à se multiplier à basse température, sont présentes dans les sédiments marins, l'eau douce et l'intestin des poissons des régions situées au nord de l'hémisphère Nord (Alaska, Canada, régions du nord de l'Europe et du nord de l'Asie). Leur distribution est influencée par la présence de matières organiques, la salinité et d'autres facteurs non identifiés si bien que leur fréquence est très variable selon les zones considérées.
Les souches de Clostridium botulinum productrices de toxine F sont moins fréquemment isolées et leur répartition géographique est plus limitée. Le toxinotype F de Clostridiumbotulinum a été découvert dans un pâté familial fabriqué au Danemark puis il a été mis en évidence dans des sédiments marins de la côte ouest des États Unis et dans des sédiments aquatiques (eau douce et eau de mer) au Brésil, au Venezuela et en Indonésie.
Poissons
Les poissons et les autres animaux aquatiques peuvent être contaminés par des souches de Clostridium botulinum type E. De telles contaminations ont été décrites aux États-Unis (notamment sur les côtes du Pacifique et dans la région des grands lacs), dans les pays bordant la mer Baltique ou la Caspienne et dans des lacs du Japon. La bactérie ne semble pas se multiplier dans l'intestin des poissons vivants par contre elle se multiplie et excrète sa toxine après la mort des animaux. Les cadavres de poissons contribuent donc à la persistance du germe dans les milieux aquatiques. Au Royaume Uni, on retrouve plus fréquemment des souches du toxinotype C suivies des toxinotypes B, E et F. En Indonésie, le toxinotype C est le plus fréquent chez les animaux aquatiques. La contamination des aliments est variable selon le mode de préparation mais Clostridium botulinum a été retrouvé chez des poissons conservés dans de la saumure, des poissons congelés, des poissons emballés sous vide... Le fumage réduit l'incidence de la contamination.
Viandes et produits carnés
Les animaux peuvent héberger dans l'intestin des souches de Clostridium botulinum ce qui peut conduire à une contamination de la viande lors de l'abattage et de la transformation. Cette contamination est observée principalement avec les viandes de bovins, de porcs et de volailles. Les principaux toxinotypes en cause sont les toxinotypes A, B, C, D et plus rarement E.
Légumes et fruits
Les végétaux sont contaminés par la terre et la contamination est plus importante lorsque les parties comestibles sont enfouies dans le sol (asperges, carottes...). L'utilisation de fumier peut également favoriser la contamination et les champignons de culture sont plus fréquemment contaminés que les champignons de cueillette. Les principaux toxinotypes sont ceux présents dans le sol : le type A est le plus fréquent en Californie, le type B dans la plupart des pays européens et les types A et B dominent dans les pays de l'ancienne Union Soviétique.

Pouvoir pathogène

Clostridium botulinum est responsable du botulisme. Le botulisme est une affection nerveuse, apyrétique, due aux neurotoxines, de répartition mondiale et décrite aussi bien chez l'homme que chez les animaux. Chez toutes les espèces, on observe des paralysies flasques sans trouble de la conscience et sans signe sensitif. Chez l'homme, les toxines en cause sont principalement les toxines A, B et E et exceptionnellement les toxines C et F. Chez les animaux le botulisme est essentiellement dû aux toxines C et D et plus rarement aux toxines A, B et E.
Botulisme humain
En France, le botulisme humain est une maladie devant faire l'objet d'une transmission obligatoire de données individuelles à l'autorité sanitaire (Décret n° 99-363 du 6 mai 1999) et dont la déclaration est individualisée du reste des toxi-infections alimentaires collectives. Le diagnostic clinique d'un seul cas, même en l'absence de confirmation biologique, donne lieu à un signalement auprès des autorités sanitaires ce qui déclenche une enquête commune de la part de la direction départementale des affaires sanitaires et sociales et de la direction des services vétérinaires afin d'identifier l'origine de la contamination.
Après une incubation de 5 heures à 10 jours (en moyenne 12 à 60 heures), les symptômes débutent par des troubles oculaires (défaut d'accommodation, diplopie, abolition du réflexe photomoteur, mydriase, ptôse palpébrale, strabisme...) puis apparaissent une asthénie et des dysfonctionnements du système nerveux autonome se traduisant par une sécheresse de la bouche et des yeux, parfois une dysphonie, des difficultés de déglutition, une dysurie, une atonie intestinale et une constipation. Dans les 24 premières heures d'évolution, environ la moitié des sujets présente des nausées, des vomissements, des douleurs abdominales ou des diarrhées. Dans les formes graves, on note une paralysie flasque des membres et des difficultés respiratoires. La mort peut intervenir par insuffisance respiratoire ou résulter d'une fausse déglutition.
Les données publiées par Haeghebaert et al., concernant la France et portant sur la période 1991 à 2000 (194 observations documentées) sont les suivantes : . La durée moyenne d'incubation était de deux jours. . Des troubles visuels ont été observés chez 88 p. cent des malades : troubles de l'accommodation (76 p. cent), diplopie (47 p. cent), mydriase aréactive (50 p. cent), xérophtalmie (2 p. cent). . Des signes digestifs ont été observés chez 82 p. cent des patients : constipation (45 p. cent), sécheresse de la bouche (40 p. cent), vomissements (32 p. cent), nausées (15 p. cent), douleurs abdominales (16 p. cent), diarrhée (24 p. cent), iléus paralytique (3 p. cent). . D'autres troubles neurologiques ont été mis en évidence chez 63 p. cent des patients : ptose palpébrale (21 p. cent), dysphagie (83 p. cent), paralysie du voile du palais (13 p. cent), atteintes motrices périphériques (18 p. cent), paralysie des muscles respiratoires (17 p. cent). . Dans 10 p. cent des cas, une assistance respiratoire a été nécessaire. Les atteintes motrices périphériques et les paralysies des muscles respiratoires ont été observées chez tous les sujets atteints d'un botulisme dû à la toxine E (6 cas), chez 50 p. cent des patients atteints d'un botulisme A (4 cas) et chez seulement 7 p. cent des cas dus à d'autres toxines.
Le taux de mortalité est variable selon la quantité et la nature de la toxine (les toxines A et E sont responsables des formes les plus graves). En France, la létalité observée chez l'homme n'a jamais dépassé 6 p. cent depuis les années 1950 (5 p. cent entre 1956 et 1970) et depuis le début des années 1990, les décès sont rares (environ 1 p. cent entre 1991 et 2000).
Botulisme animal
Les animaux peuvent être des porteurs sains de Clostridium botulinum. C'est notamment vrai pour le porc et le chat qui développent rarement une maladie spontanée ou pour les volailles infectées par des souches du toxinotype D. D'autres espèces sont au contraire sensibles et/ou particulièrement exposées soit en raison de leur alimentation soit parce qu'elles vivent dans un milieu fortement contaminé. C'est le cas des visons (toxinotype C et beaucoup plus rarement A), des oiseaux sauvages ou domestiques (toxinotypes B, C, E avec une prédominance du toxinotype C), des bovins et des équins (toxinotypes A, B, C, D avec prédominance du type C et surtout D). Les poissons sont également sensibles au botulisme et des intoxinations (ingestion d'aliments contaminés par la toxine E) ont été décrits chez des truites en Europe et chez des saumons aux USA.
La maladie concerne souvent de nombreux animaux et la symptomatologie, dominée par des paralysies, est identique chez toutes les espèces. Après une période d'incubation, généralement comprise entre 8 et 36 heures, le tableau clinique est extrêmement variable mais la sensibilité n'est pas altérée et les animaux restent conscients. Dans les formes bénignes les animaux présentent une faiblesse musculaire et ils répugnent à se déplacer. Dans les formes les plus graves, on note des paralysies flasques, débutant par les membres pelviens puis touchant les membres thoraciques et conduisant à une tétraplégie. Les réflexes et le tonus musculaire sont diminués ou absents. D'autres signes sont observés comme une paralysie faciale, une dysphonie (notamment chez les chiens) un mégaoesophage (notamment chez les chiens), une constipation, une rétention urinaire, une diminution des sécrétions lacrymales et salivaires, une mydriase, une réduction des réflexes pupillaires et palpébraux. La maladie évolue soit vers une mort rapide par asphyxie soit vers une guérison progressive en quelques jours ou quelques semaines. Depuis le 17 février 2006, le botulisme des volailles domestiques est une maladie réputée contagieuse et le botulisme des bovins ainsi que le botulisme des oiseaux sauvages sont des maladies à déclaration obligatoire.

Epidémiologie

Botulisme humain
L'homme contracte le botulisme selon trois modalités principales : intoxination, toxi-infection et blessure. Une quatrième forme de botulisme, beaucoup plus rare, est liée à l'inhalation de toxines. Enfin, on ne peut passer sous silence les risques liés à un botulisme de malveillance résultant d'utilisation de la toxine botulique lors d'attentats ou de guerres.
Intoxination botulique
L'intoxination botulique résulte de l'ingestion de toxines préformées dans un aliment et c'est la cause la plus fréquente de botulisme chez l'homme adulte. Les aliments en cause sont de nature très variée : produits de salaison et de charcuterie, conserves de végétaux insuffisamment stérilisées, produits de la mer (coquillages, crustacés, poissons)...
En France, entre les années 1956 et 2000, 737 foyers de botulisme ayant concerné 1532 individus et ayant provoqué la mort de 50 patients ont été recensés. Traditionnellement, les cas surviennent majoritairement en milieu familial sous forme sporadique ou de petits foyers de toxi-infections alimentaires collectives. Toutefois, depuis 1996, les trois quarts des foyers recensés correspondent à des cas isolés. Jusqu'au milieu des années 1990, les aliments les plus fréquemment impliqués étaient des salaisons, des charcuteries et des conserves de fabrication familiale. Depuis 1996, en France, mais aussi dans d'autres pays, on assiste à une évolution épidémiologique des intoxinations botuliques liée au mode d'alimentation. En effet, les préparations familiales de conserves ou de produits de charcuterie sont en régression au profit de la consommation de préparations industrielles ou artisanales parfois contaminées. De ce point de vue, on peut remarquer que les nouvelles techniques de conservation telles que les emballages réfrigérés sous vide sont favorables au développement des clostridies.
Le botulisme de type B est le plus fréquent en France et son origine reste souvent indéterminée même si plusieurs cas ont été reliés à la consommation de jambons crus, de charcuteries ou de conserves familiales. En 1999, trois cas de botulisme B ont été détectés chez des personnes revenant du Maroc et ayant consommé une spécialité à base de viande de poulet (au Maroc la contamination a touché environ 80 personnes et a provoqué 15 décès).
Le botulisme de type A, cliniquement plus grave, est plus rarement observé en France (neuf cas décrits entre 1970 et 2000). Un cas bénin, observé en France en 1999, est particulièrement intéressant car il résulte d'une contamination par voie muqueuse (projection sur les yeux et les lèvres lors de l'ouverture d'une soupe de poisson industrielle contaminée et contenue dans un emballage en carton bombé). Durant l'été 1998, la consommation de saucisses à base de bœuf a été responsable de deux foyers algériens de botulisme A ayant provoqué la mort de 40 à 80 individus en 1996-1997, sept cas italiens ont eu pour origine la consommation d'un produit laitier industriel.
Entre 1970 et 2000, 13 cas de botulisme E, principalement liés à l'ingestion de produits de la mer, ont été décrits en France dont deux cas observés en 1998 et deux cas en 1999.
Toxi-infection botulique
Les toxi-infections résultent de l'ingestion de formes végétatives ou de spores qui germeront dans le tube digestif. Généralement, la flore digestive s'oppose à la colonisation par des souches de Clostridium botulinum. Toutefois, lorsque la flore est encore incomplètement constituée (jeunes individus) ou altérée (antibiothérapie, chirurgie intestinale, inflammation chronique de la muqueuse), les formes végétatives peuvent s'implanter, se multiplier et excréter de la toxine.
Chez les enfants âgés de moins d'un an, diverses enquêtes ont montré que l'ingestion d'une dizaine de spores est suffisante pour provoquer un botulisme. La seule source de contamination identifiée à ce jour est le miel et des sirops à base de maïs. De tels cas de contamination ont été décrits principalement aux États Unis (Californie) mais aussi en Argentine, en Australie, au Brésil, au Canada, au Chili, en Tchécoslovaquie, au Royaume Uni, en France, en Italie, en Espagne, au Japon et en Suède. Aux États Unis, le botulisme infantile concerne essentiellement des enfants âgés de 15 jours à six mois.
Les toxi-infections survenant chez l'homme âgé de plus de 1 an sont rares et généralement dues à des souches du groupe I.
Aucun cas de toxi-infection botulique n'a été décrit en France pour la période 1991-2000.
Botulisme par blessure
Les plaies peuvent être contaminées par des souches de Clostridium botulinum et les plaies anfractueuses, profondes, avec une faible ouverture vers l'extérieur sont favorables au développement des bactéries anaérobies. De même, la croissance bactérienne sera favorisée par la présence de tissus nécrosés qui apportent les nutriments nécessaires. Ce mode de contamination est donc analogue à celui du tétanos (voir Clostridium tetani) ou d'une gangrène gazeuse à Clostridium spp. Cependant, le botulisme par blessure a une incidence beaucoup plus faible que celle du tétanos ou des gangrènes gazeuses, même si on note une recrudescence chez les toxicomanes utilisant du matériel d'injection contaminé.
Aucun cas de botulisme par blessure n'a été décrit en France pour la période 1991-2000.
Botulisme par inhalation
Le botulisme par inhalation a été expérimentalement décrit chez des primates non-hominiens et trois cas d'origine accidentelle ont été observés chez l'homme en Allemagne. La période d'incubation et les signes cliniques seraient comparables à ceux des autres formes.
Botulisme d'origine malveillante
Du fait de la grande toxicité des toxines botuliques leur utilisation serait possible lors de guerres ou d'attentats. Deux modalités sont envisageables, la dispersion de la toxine par aérosols et la contamination volontaire d'un réseau d'eau potable.
Botulisme animal
Des cas de botulisme C et plus rarement A sont sporadiquement rapportés chez des équins et des bovins. La source de contamination incriminée est la présence de cadavres de petits rongeurs dans les aliments. À partir de 1979 et jusqu'en 1983, plusieurs foyers de botulisme de type D, ayant entraîné la perte annuelle de plusieurs centaines d'animaux, ont été décrits chez des bovins élevés en Bretagne, en Normandie et dans les Pays de la Loire. Actuellement, le botulisme est endémique dans ces régions et les pertes sont très variables selon les années. L'origine des cas semble liée à la consommation de farines de viande et à la proximité d'élevages industriels de volailles. Les volailles sont contaminées par l'alimentation (farines de viande), elles sont souvent résistantes au botulisme de type D mais elles servent de réservoir pour des souches de Clostridium botulinum du groupe III. Le germe est ensuite présent dans les lisiers et la pratique qui consiste à évacuer les cadavres de volailles dans les lisiers favorise leur contamination. L'épandage des lisiers sur les pâtures permet la contamination des bovins et la dissémination des spores par les eaux de ruissellement ou par le vent (lisiers desséchés et pulvérulents) peut expliquer l'apparition de cas dans des troupeaux éloignés du foyer initial.
Dans toute l'Europe occidentale, les oiseaux aquatiques sauvages sont victimes chaque année de botulisme de type C, notamment lorsque le climat est chaud et sec. Ainsi, durant l'année 1995 qui a connu un été chaud et prolongé, plusieurs dizaines de milliers d'oiseaux sont morts de botulisme en Allemagne, en France et au Royaume Uni. La principale source de contamination est liée aux cadavres et aux fèces qui contaminent les points d'eau. Un épisode de botulisme de type E a été observé durant l'hiver 1997-1998 chez des mouettes du Pas de Calais. La contamination des animaux semble liée à la consommation de déchets de poissonneries.
Le botulisme de type C et plus rarement D sévit dans les élevages de volailles (canards, dindes, faisans, poulets) avec un taux de mortalité compris entre 10 et 70 p. cent. La source de contamination semble constituée par des farines de viande. De tels foyers ont été observés dans toutes les régions françaises et la maladie est souvent récurrente dans les élevages où le sol est constitué de terre battue dont la désinfection est illusoire. Depuis 1998, des cas de botulisme de type E sont observés dans des élevages industriels de poulets mais l'origine de la contamination reste indéterminée.
Des cas de botulisme sont décrits chez le chien, notamment chez des animaux nourris avec des carcasses de volailles ou chez des chiens vivant à proximité d'élevages de volailles et qui se contaminent par ingestion de cadavres.

Facteurs de pathogénicité

Les neurotoxines botuliques sont responsables des symptômes caractéristiques du botulisme et elles présentent des analogies structurales et même fonctionnelles avec la neurotoxine tétanique. Elles sont codées par des gènes chromosomiques pour les toxines A, B, E et F ou par des gènes plasmidiques pour la toxine G ou par des gènes d'origine phagique pour les toxines C et D.
Les toxines botuliques sont synthétisées sous la forme de précurseurs inactifs ou très faiblement actifs constitués d'une unique chaîne polypeptidique de 150 kDa. Les précurseurs sont dépourvus de séquence signal et leur libération nécessite une lyse des bactéries ou pourrait faire appel à un mécanisme encore mal défini qui impliquerait une exfoliation de la paroi bactérienne. Après libération, ces précurseurs sont clivés par des protéases bactériennes pour les souches protéolytiques ou par des enzymes digestives telle que la trypsine. Le clivage intervient dans le tiers NH2-terminal et donne naissance à deux chaînes unies par un pont disulfure : une chaîne lourde de 100 kDa et une chaîne légère de 50 kDa. Contrairement à la tétanospasmine, les neurotoxines botuliques s'associent à des protéines non toxiques pour former des complexes de grande taille. Les rôles de ces protéines non toxiques sont encore mal connus mais elles semblent protéger les neurotoxines de l'acidité gastrique et de l'action des protéases digestives et elles pourraient intervenir pour favoriser le passage de la barrière intestinale. Il est intéressant de remarquer que la neurotoxine tétanique qui ne forme pas de tels complexes est inactivée dans le tractus digestif.
Sur le plan fonctionnel, les neurotoxines botuliques comprennent trois régions : l'extrémité COOH terminale de la chaîne lourde est responsable de l'attachement à un récepteur de la membrane des neurones, une région NH2 terminale de la chaîne lourde gouverne la pénétration et la chaîne légère est responsable du blocage de la libération des neurotransmetteurs. Le mode d'action nécessite quatre étapes : liaison à un récepteur à l'extrémité démyélinisée des neurones, endocytose, translocation de la chaîne légère dans le cytoplasme et modification enzymatique de la cible intracellulaire.
1) Liaison au récepteur Après diffusion par l'intermédiaire du sang ou de la lymphe, les neurotoxines se fixent sur les terminaisons nerveuses des motoneurones au niveau de gangliosides (liaisons de faible affinité) puis elles s'attachent spécifiquement sur des récepteurs glycoprotéiques.
2) Endocytose L'ensemble récepteur toxine subit une endocytose et la toxine devient inaccessible aux anticorps neutralisants. Contrairement aux vésicules contenant la neurotoxine tétanique qui cheminent par voie rétrograde le long des axones, les vésicules contenant les toxines botuliques restent à l'extrémité présynaptique des motoneurones.
3) Translocation de la chaîne légère L'acidification de la vésicule d'endocytose est une étape essentielle pour le passage de la chaîne légère dans le cytosol. À pH acide, la chaîne légère passe d'une forme hydrophile à une forme dont les segments hydrophobes sont exposés en surface ce qui permet son insertion dans la bicouche lipidique. La baisse du pH permet également aux chaînes lourdes de former un tétramère qui s'insère dans la membrane de la vésicule pour former des pores. Le mécanisme exact de la translocation de la chaîne légère est encore inconnu mais, parmi les mécanismes évoqués, le plus simple prévoit un passage de la chaîne légère au travers de ces pores.
4) Modifications enzymatiques Dans le cytosol, la chaîne légère clive des protéines impliquées dans la libération de l'acétylcholine qui est le neuromédiateur des motoneurones. Dans les conditions normales, ces protéines s'associent pour former un complexe (le complexe SNARE) qui a un rôle essentiel pour la libération des neuromédiateurs. Dans les terminaisons nerveuses des motoneurones, l'acétylcholine s'accumule dans les vésicules synaptiques qui sont mobilisées vers la membrane présynaptique. Au niveau de cette membrane le complexe SNARE permet un arrimage des vésicules à la membrane présynaptique, à proximité des canaux calciques. Un potentiel d'action se traduit par une entrée de Ca++ au travers des canaux calciques ce qui déclenche la fusion membranaire entre vésicules synaptiques et membrane présynaptique et donc la libération de l'acétylcholine dans la fente synaptique. Lorsque ces protéines sont clivées par les toxines botuliques, elles forment des complexes SNAREs non fonctionnels. La fusion des vésicules avec la membrane présynaptique n'a plus lieu et l'acétylcholine n'est plus libérée.
La production de toxines ne semble conférer aucun avantage particulier au souches de Clostridium botulinum et les souches non toxinogènes cultivent et survivent dans l'environnement aussi bien que les souches toxinogènes. Les raisons pour lesquelles des bactéries de l'environnement synthétisent des molécules ayant un puissant effet spécialisé sur les neurones sont totalement inconnues.

Diagnostic bactériologique

Trois types de technique peuvent être utilisés pour effectuer un diagnostic expérimental : la mise en évidence de la toxine, l'isolement et l'identification du germe, le recours à la PCR.
La toxine botulique peut être recherchée dans un aliment, un produit biologique (sérum, vomissement, selles, contenu gastrique, organe prélevé post-mortem) ou un échantillon de sol ou de fourrage. La technique de référence demeure la technique de séro-neutralisation sur souris.
La mise en évidence de Clostridium botulinum dans les fèces, le contenu gastrique ou des aliments est une technique difficile à mettre en œuvre en routine en dépit de l'existence d'un milieu sélectif. L'isolement présente cependant un intérêt certain car il permet une étude précise des souches et la constitution d'une collection de souches.
Des techniques de PCR s'efforcent de pallier les inconvénients des autres techniques de diagnostic : recours à l'utilisation d'animaux de laboratoire et manque de sensibilité du diagnostic direct. La plupart des tests de PCR détectent les amplicons par électrophorèse en gel d'agarose ou par l'utilisation de sondes radiomarquées. En 2002, Fach et al. ont décrit une technique de PCR couplée à une détection des amplicons par une technique immuno-enzymatique. Cette technique s'est révélée plus sensible que la technique de séro-neutralisation sur souris.

Sensibilité aux antibiotiques

À la connaissance de l'auteur, aucune publication récente n'a été consacrée à la sensibilité aux antibiotiques de Clostridium botulinum.
À l'exception de quelques souches de Clostridium botulinum du groupe II produisant une toxine F, une étude publiée en 1980 montrait que 90 p. cent des souches sont sensibles à la pénicilline G, à la céfalotine, au céfoxitine, à la rifampicine, au chloramphénicol, à la tétracycline, au métronidazole, à l'érythromycine et à la clindamycine. En revanche, toutes les souches résistent à la gentamicine et à l'acide nalidixique. Les souches Clostridium botulinum groupe I résistent au sulfaméthoxazole et au triméthoprime.

Traitement

Le traitement du botulisme est souvent symptomatique : assistance respiratoire, rééquilibration hydroélectrique, alimentation parentérale, aspiration pharyngée, sondages urinaires, lavements...
À l'exception de l'utilisation d'antibiotiques pour traiter des infections secondaires acquises au cours d'un botulisme, l'antibiothérapie est controversée. Les antibiotiques n'ont aucun effet sur les toxines et, lors de toxi-infections, leur utilisation peut conduire à une lyse bactérienne et augmenter la quantité de toxines libérées. Toutefois, selon Popoff et Carlier, l'utilisation de pénicillines est recommandée dans les toxi-infections, notamment lors de botulisme infantile et lors de botulisme par blessure.
Les médicaments capables de stimuler la libération d'acétylcholine aux jonctions neuromusculaires, tels que la guanidine et les aminopyridines, ont fait l'objet de plusieurs études. Toutefois, leur utilisation semble décevante et, pour des raisons inexpliquées, les aminopyridines sont principalement actives lors d'intoxination par la toxine A.
Le seul traitement spécifique repose sur la sérothérapie. L'administration d'anticorps antitoxines botuliques neutralise la toxine circulante, mais elle est sans effet sur la toxine liée aux tissus nerveux ou sur la toxine présente dans les neurones. De ce fait, la sérothérapie n'est efficace qu'à la condition d'être instaurée de manière très précoce. En France, aucun sérum antibotulique n'est actuellement disponible. Aux États Unis, un sérum trivalent (antitoxines A, B et E) et préparé sur chevaux, est distribué par les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) d'Atlanta. Ce sérum est utilisé chez plus de 80 p. cent des adultes atteints de botulisme. Un sérum heptavalent est détenu par l'US Army et pourrait être utilisé en cas d'attaques biologiques. L'utilisation de sérums équins, même traités pour éliminer les fragments Fc des immunoglobulines, fait courir des risques d'hypersensibilité de type I et III. Afin de diminuer ces risques, des immunoglobulines d'origine humaine sont disponibles aux USA depuis 1998, mais elles sont réservées au traitement du botulisme infantile.

Prophylaxie

Prophylaxie médicale
L'utilisation de sérums antibotuliques est théoriquement possible, au moins dans les pays où ils sont disponibles. En pratique, ils ne sont pas utilisés pour la prophylaxie compte tenu des risques liés à leur utilisation. Lors d'intoxination alimentaire, les sujets exposés font l'objet d'une surveillance médicale afin de détecter les premiers symptômes de botulisme. Expérimentalement, l'utilisation d'un sérum pentavalent (A, B, C, D et E) d'origine humaine a permis de protéger des singes vis-à-vis d'une inhalation de toxines.
Comme la toxine tétanique, les toxines botuliques, incubées un mois à 42 °C en présence de 0,6 à 1 p. cent formaldéhyde, perdent leur pouvoir toxique tout en conservant leur immunogénicité (anatoxines). Les anatoxines botuliques peuvent être utilisées comme vaccins, mais leur utilisation est réservée aux personnes particulièrement exposées (personnels de laboratoire ou militaires menacés par l'utilisation d'armes biologiques). Depuis plus de 30 ans, les CDC d'Atlanta distribuent un vaccin pentavalent (protection contre les toxines A, B, C, D et E) qui a servi à immuniser plus de 3000 travailleurs de laboratoire dans plusieurs pays. En dépit de son efficacité, la vaccination généralisée des populations humaines n'est pas effectuée compte tenu de la rareté de la maladie. De plus, la vaccination généralisée aurait l'inconvénient de ne pas pouvoir utiliser les toxines botuliques comme médicaments (Cf. infra).
La vaccination des animaux grâce à des anatoxines est également utilisée dans les élevages exposés. Toutefois, en France, aucun vaccin ne dispose d'une autorisation de mise sur le marché (A.M.M.) et seul sont utilisables des vaccins importés à condition d'obtenir une autorisation temporaire d'utilisation (ATU) délivrée par l'AFSSA.
Prophylaxie sanitaire
La prophylaxie la plus importante consiste en des mesures d'hygiène alimentaire : . Le miel et les sirops à base de maïs ne devraient pas être donnés à des enfants âgés de moins d'un an. . Les viandes doivent être réfrigérées et maintenues à basse température pendant leur stockage et leur distribution. . Les conserves, les semi-conserves et les produits de charcuterie familiaux ou artisanaux représentent un risque dont le consommateur doit être informé. Un guide concernant la préparation des conserves familiales est disponible en ligne : USDA Complete Guide to Home Canning. . La cuisson, à condition d'atteindre au cœur des aliments une température de 85 °C durant au moins 5 minutes, permet de détruire les toxines botuliques. . En France, les industriels ont toute liberté en ce qui concerne les mesures à prendre pour éviter les risques de botulisme, mais, en contre partie, ils sont responsables de l'innocuité des produits commercialisés.
Les objets contaminés doivent être nettoyés avec une solution d'hypochlorite de sodium à 1 p. cent.

Utilisation thérapeutique des toxines botuliques

L'utilisation des toxines botuliques en thérapeutique dépasse le cadre de ce fichier et seules quelques données succinctes sont exposées ci-dessous.
Les neurotoxines botuliques bloquent l'innervation motrice et elles peuvent être employées dans toutes les maladies caractérisées par une hyperactivité musculaire. Elles sont notamment utilisées pour le traitement des blépharospasmes, des paralysies hémifaciales, des torticolis spasmodiques, des déformations dynamiques du pied en équin chez les enfants présentant une spasticité due à une infirmité motrice cérébrale et pour le traitement des rides. Hors A.M.M., les neurotoxines botuliques peuvent être utilisées pour le traitement de l'entropion spastique, de la myopathie orbitale, de la dysphonie spastique, des migraines, des fissures anales, de l'hyperhidrose (notamment traitement des hyperhidroses axillaires qui ne répondent pas au chlorure d'aluminium)...
Du fait de sa longue durée d'action, la toxine A est plus utilisée que les toxines B et F. En cas de non-réponse, la toxine A peut être remplacée par la toxine C dont l'effet est également prolongé. En France, plusieurs spécialités à base de toxine botulique ont reçu une A.M.M.. Elles contiennent soit de la toxine A soit de la toxine B.
L'injection intramusculaire de toxine provoque un effet paralysant sur le muscle injecté avec une diffusion faible ou nulle dans les muscles adjacents. Cet effet paralysant est proportionnel à la dose de toxine injectée et il est observé durant plusieurs semaines ou plusieurs mois. Compte tenu de la faiblesse des doses injectées, une réponse en anticorps neutralisants n'est observée que lors d'injections répétées. Les effets indésirables sont liés à une diffusion de la toxine dans les muscles adjacents et pouvant provoquer leur paralysie. Parmi les principaux effets secondaires on peut citer un ptosis partiel ou complet, une diplopie transitoire, une paralysie faciale et une faiblesse musculaire. D'autres effets secondaires sont plus rarement observés : sécheresse oculaire, larmoiement, gonflement des paupières, photophobie, kératite et dysphagie. Les effets secondaires dépendent de la dose et ils disparaissent généralement en quelques jours. L'utilisation de faibles doses ou l'injection de doses fractionnées ainsi que la précision de l'injection limitent les risques.

BURKHOLDERIA
Importance
Le genre Burkholderia renferme les espèces Burkholderia mallei et Burkholderia pseudomallei qui sont responsables, respectivement, de la morve et de la mélioïdose (infections graves chez l'homme et les animaux). L'espèce Burkholderia oklahomensis est également responsable de cas de mélioïdose décrits aux USA.
Burkholderia cepacia et des espèces proches de Burkholderia cepacia sont des bactéries pathogènes opportunistes responsables d'infections nosocomiales et d'infections graves chez les patients atteints de mucoviscidose. Plus rarement, Burkholderia cepacia (sensu lato) est isolée d'infections chez les animaux (pneumonie et endocardite chez le cheval, mammites subcliniques chez la brebis).
Ce fichier sera exclusivement consacré à Burkholderia mallei et Burkholderia pseudomallei, espèces les plus importantes en médecine vétérinaire.

Systématique

Le genre Burkholderia comprend de nombreuses espèces (voir Burkholderia in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature) et il est placé dans la famille desBurkholderiaceae (ordre des Burkholderiales, classe des Betaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Jusqu'en 1993, Burkholderia mallei et Burkholderia pseudomallei étaient classées dans le genre Pseudomonas et elles étaient connues sous les dénominations de Pseudomonasmallei et de Pseudomonas pseudomallei. Bulkhorderia pseudomallei est souvent désignée sous son nom vernaculaire, le bacille de Whitmore.

Caractères bactériologiques

La définition du genre Burkholderia repose avant tout sur des considérations génomiques et sur la composition des lipides cellulaires. Ce sont des bacilles droits, à Gram négatif, non sporulés, mobiles grâce à un ou à plusieurs flagelles polaires (Burkholderia mallei est cependant dépourvue de flagelles et immobile), à métabolisme oxydatif, aérobies stricts, catalase positive, oxydase variable selon les espèces.
Burkholderia mallei est un bacille à Gram négatif, droit, de 0,5 mm de diamètre sur 1,5 à 4 mm de longueur, pouvant être capsulé (notamment en primoculture), immobile et dépourvu de flagelles, oxydase généralement positive. La croissance de Burkholderia mallei est plus lente que celle de Burkholderia pseudomallei et elle peut être accélérée par la présence de glycérol, d’œuf ou de bouillon de pomme de terre. Sur gélose au sang, incubée à 37 °C, les colonies obtenues après 48 heures d’incubation sont rondes, translucides et d’un diamètre de 1 à 2 mm. En prolongeant la durée de l’incubation, les colonies grossissent, elles deviennent opaques et présentent un centre brunâtre. Lorsque la souche est capsulée, les colonies ont un aspect blanchâtre et visqueux.
Burkholderia pseudomallei est un bacille à Gram négatif (coloration bipolaire marquée), de 0,5 à 2 mm de longueur, exprimant de manière constitutive des exopolysaccharides de surface (microcapsule), mobile grâce à une ciliature polaire et multitriche, oxydase positive, aérobie mais capable de croître en anaérobiose en présence de nitrate ou d'arginine. La température optimale de croissance est comprise entre 37-39 °C mais la plupart des souches cultive bien à 42 °C. Burkholderia pseudomallei ne cultive pas à 5 °C mais elle est capable de survivre plus de 6 mois à cette température. La croissance est rapide sur les milieux ordinaires et les colonies obtenues après 24 heures d'incubation sur gélose peptonée sont petites, rondes, bombées, blanchâtres et d'un diamètre de 2 à 3 mm. Après 48-72 heures d'incubation, les colonies s'agrandissent (diamètre de 5 à 10 mm), elles sont opaques, de couleur crème et dégagent une odeur de terre ou de truffe.

Habitat et pouvoir pathogène

Burkholderia mallei
Burkholderia mallei est un parasite strict responsable de la morve des équidés qui peut occasionnellement se transmettre aux carnivores et à l’homme. La morve des équidés est inscrite sur la liste B de l'OIE (maladies de la liste B de l'Office International des Epizooties) et, en France, c'est une maladie réputée contagieuse donnant lieu à déclaration et à l'application de mesures sanitaires (Article 224 du Code Rural).
La morve avait autrefois une répartition mondiale. Actuellement, grâce aux moyens de lutte mis en place, la morve a disparu de France et très certainement de tous les autres pays d’Europe de l’Ouest. Seuls la Thaïlande, l’Irak et la Turquie déclarent des cas de morve mais on ne peut exclure sa présence dans d’autres pays notamment au Moyen-Orient, en Europe de l’Est, en Asie et en Afrique.
Après une incubation de 2 à 4 semaines, la morve des équidés se manifeste, sous deux formes principales : la morve nasale et la morve cutanée ou farcin.
La morve nasale se traduit par des ulcères de la muqueuse pituitaire dont la présence provoque un jetage d’abord muqueux puis mucopurulent et qui s’accompagne d’une adénite des nœuds lymphatiques de l’auge. Ultérieurement, des abcès se développent dans la trachée, les bronches et les poumons et leur évolution s’accompagne de toux et de dyspnée.
La morve cutanée provoque la formation de nodules et d’abcès sous-cutanés de 0,5 à 2,5 cm de diamètre puis d’ulcères, siégeant sur différentes parties du corps, ne cicatrisant pas et laissant écouler tardivement un pus huileux. L’évolution des nodules s’accompagne d’une adénite et d’une lymphangite.
Les signes locaux de la morve s’accompagnent, généralement, d’un mauvais état général et de poussées fébriles. Dans les formes chroniques, fréquentes chez le cheval, l’évolution dure des mois voire des années alors que, dans les formes aiguës, fréquentes chez l’âne et la mule, la mort survient en quelques jours ou quelques semaines. Il existe également des formes occultes mais contagieuses qui représentent des sources de contamination particulièrement dangereuses.
Le chien et le chat sont exceptionnellement contaminés par voie digestive ou par l’intermédiaire d’une plaie. L’infection conduit à une bactériémie et à une localisation secondaire dans les nœuds lymphatiques et dans les voies respiratoires avec développement de lésions nodulaires pouvant évoquer la tuberculose.
Chez l’homme, la maladie s’observe chez les personnes en contact avec les équidés ou chez le personnel de laboratoire manipulant des cultures. La contamination se fait le plus souvent à la faveur d'une plaie et, après une période d’incubation de 10 jours à 1 mois, la morve de l’homme se manifeste par une suppuration locale accompagnée d'une adénite loco-régionale. L’état général est d’abord peu altéré puis il s’aggrave progressivement : asthénie, poussées fébriles, amaigrissement. En l'absence de traitement, on assiste à la formation d'abcès dans les nœuds lymphatiques puis à une dissémination du germe suivie de la formation d'abcès dans de nombreux organes dont la rate, le foie et les poumons. L’évolution est lente mais elle est généralement mortelle dans un délai de 3 semaines à 3 ans. Dans les formes aiguës, le taux de mortalité est estimé à 95 p. cent [Office International des Epizooties, 1992].

Burkholderia pseudomallei
Burkholderia pseudomallei est présente dans le sol (notamment dans la boue et les sédiments) et dans les eaux (eaux stagnantes des mares, des marigots, des retenues d'eau, des rizières, des berges). C'est un véritable bacille hydrotellurique pouvant vivre en dehors des régions tropicales et résistant très bien au froid.
Burkholderia pseudomallei, primitivement isolée en Birmanie, est responsable d'une infection appelée la mélioïdose car elle présente des similitudes clinique et anatomopathologique avec la morve (melis, morve ; oidos, en forme de ; melioïdose, en forme de morve). Jusqu'en 1949, on a cru que la mélioïdose était avant tout une infection localisée à l'Asie et que les cas sporadiques, observés dans d'autres régions du monde, avaient pour origine des personnes ayant séjourné en Asie. En fait, la répartition géographique de cette bactérie est beaucoup plus vaste et il est possible de classer les pays en deux groupes en fonction de la fréquence des isolements : - Les pays où Burkholderia pseudomallei est présente à l'état endémique : Asie du sud-est mais aussi Afrique, Madagascar, Inde, Chine, Iran, Australie, Amérique Centrale et Amérique du Sud. - Les pays où Burkholderia pseudomallei est moins fréquemment isolée de l'environnement : Hong Kong, Hawaii, Îles Fidji, Haïti, Puerto Rico, Amérique du Nord et France. Dans ces pays, à l'exception de la France, l'origine de la contamination est encore discutée. Soit le germe a été récemment importé soit il était présent dans le milieu extérieur depuis très longtemps.Dans le cas particulier de la France, la contamination a eu pour origine probable deux chevaux iraniens placés en observation au Jardin des Plantes et qui ont contaminé, par leurs crottins, de nombreuses espèces animales. Le premier isolement a été effectué en 1975 à partir du cadavre d'un cheval de Prejwalski puis, la bactérie a été isolée chez différentes espèces animales et dans plusieurs échantillons de sol. A partir de ce foyer initial, l'infection s'est propagée aux effectifs équins de la Garde Républicaine, des clubs hippiques de l'ouest parisien, puis à Fontainebleau, Senlis, Chantilly, Coëtquidan, Saumur, Normandie, Montpellier, Bordeaux, Bergerac, ... L'incidence sur la santé humaine a été faible mais, 3 cas de mélioïdose se sont déclarés chez des employés du Muséum National d'Histoire Naturelle et des réponses sérologiques ont été observées chez des sujets en contact avec les animaux infectés.
L'homme, pratiquement tous les mammifères domestiques (chevaux, petits ruminants, porcs, bovidés, camélidés, lapins, carnivores, ...) ou sauvages (éléphant, mouflons, oryx, patas, callitriche, cerf sika, tatou, rongeurs sauvages, cob, buffle, dauphins, ...), ainsi que de nombreux oiseaux (pigeon, oie, céréopse, pingouins, ...) sont sensibles. La source de contamination est le milieu extérieur mais l'homme est également capable de se contaminer à partir d'un animal infecté (zoonose rare). Chez l'homme comme chez l'animal, il n'est pas toujours possible d'identifier la voie de pénétration du germe. Les deux principaux modes de contamination résultent : 1) de l'infection de plaies souillées par de la terre : notamment blessures de guerre, accidents de la circulation, accidents du travail en milieu rural, mais aussi de simples excoriations ou des piqûres réalisées par des aiguilles à injection souillées (toxicomanes) ; et 2) de l'inhalation de poussières contaminées (environ un tiers des cas observées chez des soldats ayant participé à la guerre du Viêt-nam résultait de l'inhalation de poussières soulevées par les pales d'hélicoptères). Après contamination, les symptômes n'apparaissent parfois qu'après un temps de latence prolongé (jusqu'à 26 ans) d'où la dénomination de "Vietnamese time-bomb" utilisée par les américains lors de la guerre du Viêt-nam.
Chez l'homme et chez l'animal, l'expression clinique de la mélioïdose ou pseudo-morve est très polymorphe (d'où le surnom de "the great mimicker" attribué à l'infection) et ce polymorphisme clinique pourrait résulter d'une variation génétique des souches. Les principales formes cliniques sont les suivantes : - Infections aiguës septicémiques, souvent mortelles (parfois en 24 heures), observées chez l'homme et chez des animaux très sensibles comme les équidés, les ovins et les caprins. Les signes cliniques sont soit absents (morts brutales) soit ils consistent en un abattement profond, une forte hyperthermie, un écoulement oculo-nasal purulent, des difficultés respiratoires. Éventuellement, la septicémie est précédée d'un épisode d'entérite sanglante et, chez l'homme, elle s'accompagne souvent d'une éruption cutanée. Avant l'utilisation de la ceftazidime, le taux de mortalité chez l'homme atteignait 70 p. cent. - Infections septicémiques subaiguës dont l'évolution se poursuit durant des semaines voire des mois. Les symptômes peuvent rappeler une tuberculose pulmonaire et l'infection se caractérise par de la fièvre (durant parfois 3 semaines ou plus), une pneumonie, de la toux, des difficultés respiratoires, un abattement, une inappétence, une cachexie intense et un jetage très riche en bacilles. Par la suite, d'autres localisations peuvent apparaître sur la peau, les tissus mous, les os, les articulations, ... - Infections localisées, d'évolution chronique, intéressant les poumons, les reins, la prostate, la rate, le tissu sous-cutanée, l'appareil musculo-squelettique, un ou plusieurs nœuds lymphatiques, parfois le système nerveux central, parfois l'appareil digestif, parfois la parotide (notamment chez les enfants), ... La fièvre est absente ou modérée et les lésions peuvent se fistuliser. Ces formes locales peuvent évoluer durant des mois ou des années et conduire à une forme septico-pyohémique ou à une forme septicémique. - Infections localisées à l'œil (ulcères de la cornée, abcès sous-conjonctivaux, hypopion) faisant suite à un traumatisme. - Infections latentes, diagnostiquées à l'autopsie ou à l'abattage et révélées par la présence d'abcès profonds siégeant sur la rate, le foie et les reins. - Infections inapparentes ne se traduisant que par une conversion sérologique mais pouvant évoluer à tout moment vers une mélioïdose (des cas de morts subites de l'adulte ont été attribués au réveil d'une mélioïdose latente).
Les ré-infections sont possibles mais les symptômes sont également susceptibles de réapparaître plusieurs années (plus de 10 ans) après une guérison apparente.
A l'autopsie, les lésions les plus typiques sont des lésions purulentes touchant de nombreux tissus (abcès miliaires, abcès à pus crémeux, lésions purulentes et étendues) et des granulomes pulmonaires. Ces lésions sont toutefois absentes chez les individus atteints d'infections aiguës septicémiques.

Diagnostic bactériologique

Burkholderia mallei
L'arrêté du 18 juillet 1994 classe Burkholderia mallei au sein du groupe des germes présentant un niveau de risque 3 et la manipulation des prélèvements et des cultures doit s’effectuer obligatoirement dans un laboratoire de type 3.
Le prélèvement est effectué sur des lésions récentes et si possibles non surinfectées. L’examen bactérioscopique (frottis coloré par la technique de Gram) permet la mise en évidence de bacilles à Gram négatif qui ne sont jamais présents en grand nombre et qui ne sont pas visibles à partir de lésions anciennes. L’ensemencement est réalisé sur des milieux d’utilisation courante ou mieux sur gélose enrichie de 4 p. cent de glycérine ou sur milieu de Dorset. Lorsque les prélèvements sont contaminés, il est possible de leur faire subir un pré-traitement en présence de pénicilline G ou de recourir à des milieux sélectifs.
Une technique de PCR permet une identification spécifique de Burkholderia mallei. Outre sa rapidité, elle permet de diminuer les risques de contamination du personnel.

Burkholdria pseudomallei
L'arrêté du 18 juillet 1994 classe Burkholderia pseudomallei au sein du groupe des germes présentant un niveau de risque 3 et la manipulation des prélèvements et des cultures doit s’effectuer obligatoirement dans un laboratoire du type P3. Au moins deux cas de contamination chez du personnel manipulant des cultures ont été décrits.
Un diagnostic de certitude nécessite l'isolement et l'identification de la bactérie. Burkholderia pseudomallei pousse facilement sur les milieux de culture d'usage courant et peut être isolée sans problème particulier à partir de tissus ou de fluides biologiques normalement stériles. En cas de contamination des prélèvements par une flore associée, ou pour l'isolement à partir d'échantillons de sol, le recours à des milieux sélectifs accroît les chances d'isolement.
L'identification n'est pas spécialement difficile à condition de penser à la mélioïdose. La coloration de Gram (bacille à Gram négatif avec une tendance marquée à la coloration bipolaire), l'oxydase positive, le type respiratoire, les caractères culturaux et l'odeur des cultures orientent le diagnostic qui sera confirmé par l'utilisation de "kits" prêts à l'emploi.
L'identification de Burkholderia pseudomallei par les techniques classiques nécessite un délai de 3 à 5 jours ce qui est trop long pour le diagnostic des formes septicémiques sévères. Des techniques alternatives ont donc été proposées : - Un test d'immunofluorescence permet la mise en évidence du germe chez environ 75 p cent des patients lorsque le germe est présent dans des prélèvement comme des crachats, du pus ou de l'urine. - Une technique immuno-enzymatique de type sandwich, faisant appel à deux anticorps monoclonaux et permettant de caractériser un antigène de Burkholderia pseudomallei, semble simple, rapide et elle possède à la fois une sensibilité acceptable (75 p. cent) et une grande spécificité (98 p. cent). - Des tests PCR peuvent être mis en œuvre directement sur les prélèvements ou dans des échantillons de sol et ils permettent un diagnostic en 24 heures.

Diagnostic immunologique

Burkholderia mallei
Les techniques d’agglutination ou de précipitation donnent de mauvais résultats et la seule technique sérologique utilisable en pratique est la fixation du complément. La fixation du complément est capable de détecter des anticorps dès la première semaine suivant l’infection mais elle a l’inconvénient d’être positive lors de mélioïdose.
La recherche de l’immunité à médiation cellulaire par intradermoréaction (malléination) est une excellente technique de diagnostic qui a permis d’éliminer la morve de la plupart des pays. La malléine est obtenue par précipitation d'un bouillon de culture par l'acide trichloracétique. La malléine est injectée à la dose de 0,1 ml dans le derme de la paupière inférieure. Une réaction positive se traduit en 24-48 heures par un œdème important accompagné d’une conjonctivite mucopurulente et, le plus souvent, d’un accès fébrile et d’une réaction lymphatique. La malléination est une méthode de diagnostic peu onéreuse et précoce (positive 15 jours après l’infection). Toutefois, elle interfère avec un éventuel diagnostic sérologique (anticorps détectables en fixation du complément durant 3 à 4 semaines voirte même plus longtemps chez certains animaux) et elle peut être négative dans les formes cliniques avancées ou dans les cas de morve aiguë.

Burkholderia pseudomallei
Plusieurs techniques de sérodiagnostic ont été proposées, mais,d'une manière générale, ces tests manquent de spécificité et/ou de sensibilité. Le test le plus utilisé est l'hémagglutination passive parfois associée à une technique immuno-enzymatique ou à une technique de fixation du complément pour améliorer la sensibilité et la spécificité. Ces tests sont peu utiles dans les zones d'endémies où de nombreux individus possèdent des anticorps. Toutefois, la mise en évidence d'IgM permet de différencier les infections actives des infections latentes ou chroniques.

Sensibilité aux antibiotiques

Burholderia mallei
Burkholderia mallei est sensible à l’association triméthoprime - sulfaméthoxazole, à la pipéracilline, à l'association amoxicilline - acide clavulanique, à la ceftazidime, à l'imipénème, à la doxycycline, à la kanamycine, à la gentamicine, à la ciprofloxacine, à l'azithromycine et la plupart des souches sont sensibles à l'ofloxacine, au chloramphénicol et à la rifampicine. En revanche, le germe est résistant à la pénicilline G, à l’ampicilline, à l'amoxicilline, à la céfalotine et à la colistine.

Burkholderia pseudmallei
Burkholderia pseudomallei résiste aux aminosides (la CMI la plus faible est obtenue pour la kanamycine), à la pénicilline G et aux céphalosporines de 1ère et de 2ème génération. Une sensibilité est généralement observée vis-à-vis des céphalosporines de 3ème génération, des carbapénèmes, de l'association amoxicilline-acide clavulanique, de la pipéracilline, du chloramphénicol, des tétracyclines, des sulfamides et du triméthoprime. In vitro, la sensibilité aux fluoroquinolones est intermédiaire mais les résultats obtenus in vivo sont généralement encourageants. Une résistance acquise au chloramphénicol s'accompagne souvent d'une résistance aux tétracyclines et à l'association sulfamide-triméthoprime.
Classiquement, le traitement fait appel à une association chloramphénicol-doxycycline, sulfamide-triméthoprime ou à une association oxacilline-acide clavulanique. Chez l'homme ces antibiotiques sont actuellement remplacés par la ceftazidime ou les carbapénèmes pour le traitement des formes sévères. La réponse aux traitements antibiotiques est toujours longue et l'antibiothérapie doit être poursuivie durant plus de 8 semaines pour éviter les rechutes.

Prophylaxie de la morve

En France, la morve des équidés est une maladie réputée contagieuse. La prophylaxie repose sur le dépistage par malléination des animaux infectés suivi de leur élimination (le traitement est interdit). Les équidés importés font également l’objet d’un dépistage par malléination.

BRACHYSPIRA
Fiche récapitulative
Systématique et importance
Le genre Brachyspira est classé dans la famille des "Brachyspiraceae" (ordre des Spirochaetales, classe des Spirochaetes, phylum des "Spirochaetes", domaine des "Bacteria").
Le genre Brachyspira compte compte sept espèces (voir Brachyspira in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature) dont les plus importantes en médecine vétérinaire sont Brachyspira hyodysenteriae et Brachyspira pilosicoli. Brachyspira hyodysenteriae était préalablement dénommée Treponema hyodysenteriae, Serpula hyodysenteriae ou Serpulina hyodysenteriae et Brachyspira pilosicoli était appelée Serpulina pilosicoli. Brachyspira alvinipulli est une espèce isolée des oiseaux et du chien. Son pouvoir pathogène est faible ou encore incertain et cette bactérie ne sera pas étudiée dans ce fichier.
Les Brachyspira spp. suscitent de nombreux travaux pour trois raisons principales : 1) Brachyspira hyodysenteriae et Brachyspira pilosicoli sont responsables d’infections cliniquement et/ou économiquement graves chez le porc ; 2) la recherche systématique des Brachyspira spp. dans l’intestin de diverses espèces animales montre que certaines d’entre elles sont pathogènes non seulement pour le porc mais aussi pour d’autres animaux et pour l’homme ; et 3) de nouvelles espèces restent à décrire.

Principaux caractères bactériologiques

Le genre Brachyspira présente tous les caractères de l’ordre des Spirochaetales et de la famille des "Brachyspiraceae". Il regroupe des bactéries hélicoïdales de 0,2 à 0,5 mm de diamètre sur 1,6 à 11 mm de longueur, à Gram négatif, présentant l’ultra structure typique des spirochètes, mobiles grâce à des flagelles (8 à 30) insérés à chaque extrémité de la cellule, chimio-organotrophes, anaérobies ou micro-aérophiles.
Les espèces d'intérêt vétérinaire cultivent à des températures comprises entre 37 et 42 °C dans des bouillons trypticase soja ou cœur-cervelle contenant 10 p. cent de sérum (sérum fœtal de veau ou sérum de veau ou sérum de lapin). Sur gélose trypticase soja au sang, après 48 à 96 heures d’incubation à 38 °C, les colonies ont un diamètre de 0,5 à 3 mm, elles sont plates et translucides. Les souches de Brachyspira hyodysenteriae sont fortement hémolytiques alors que celles de Brachyspira pilosicoli sont faiblement hémolytiques.

Habitat et pouvoir pathogène

L’habitat des Brachyspira spp. est l’intestin des mammifères et des oiseaux.

Brachyspira hyodysenteriae
Classiquement, il était admis que Brachyspira hyodysenteriae avait un spectre d’hôtes étroit, limité au porc. Toutefois, cette espèce a été également identifiée chez des oiseaux, Rheaamericana (ou nandou d'Amérique) et Anas platyrhynchos (ou canard colvert). . Dans les élevages de nandous d'Amérique, l'isolement a été effectué chez des oiseaux, âgés de moins de six mois et présentant des lésions de typhlocolite nécrosante. Les principaux signes cliniques consistent en une perte de poids et une diarrhée aqueuse mais, le plus souvent, les animaux meurent sans symptôme préalable et le taux de mortalité peut atteindre 25 à 80 p. cent. . Chez le canard, aucun signe clinique n'est associé à l'infection et l'inoculation par voie orale d'une souche à des porcs n'a pas permis de déceler un quelconque pouvoir pathogène. Brachyspira hyodysenteriae est l’agent de la dysenterie porcine (appelée également diarrhée hémorragique ou entérite hémorragique), maladie identifiée dans tous les pays où l’élevage porcin est développé et affectant principalement les porcs en engraissement (les truies et les porcelets sevrés peuvent également présenter des signes cliniques). La dysenterie porcine est une maladie dont les répercussions économiques sont importantes du fait de la mortalité et, surtout, du coût des traitements et des retards de croissance engendrés.
Le principal mode de contamination d’un élevage résulte de l’introduction d’animaux infectés. Les animaux guéris représentent un danger important car ils peuvent excréter le germe au-delà de 70 jours. D’autres modes de contamination ont été décrits : contamination par des effluents, contamination par des animaux porteurs (principalement souris mais aussi chiens et mouches), nourriture contaminée, objets souillés (notamment des bottes)... Les rongeurs, les chiens et dans une moindre mesure les mouches sont incriminés dans le maintien de l’infection après le départ des porcs pour l’abattoir.
La période d’incubation varie de 5 à 37 jours avec une moyenne de 11 jours. Durant cette période d’incubation, les animaux peuvent déjà être excréteurs car ils éliminent la bactérie entre 3 et 18 jours après un contact infectant. La sensibilité des animaux est diminuée par la supplémentation en antibiotiques (aujourd'hui interdite dans de nombreux pays) et par une alimentation générant peu de substrats fermentescibles dans le gros intestin. En revanche, elle est exacerbée par de nombreux facteurs : transport, froid, régime alimentaire riche en soja, carence en vitamine E ou en sélénium, présence de bactéries associées (Acetivibrio ethanolgignens, Bacteroides vulgatus, Clostridium spp., Fusobacterium necrophorum, Jonesia denitrificans)... La maladie est également plus grave lors de la première introduction du germe dans un élevage avec un taux de mortalité pouvant atteindre plus de 50 p. cent.
L'expression clinique est variée. . Dans les cas typiques, l’état général des animaux est d’abord peu modifié, mais ils se nourrissent sans enthousiasme. Quelques animaux développent une diarrhée liquide de couleur très sombre, mais la plupart d'entre eux présente une diarrhée moins liquide, de couleur grisâtre puis devenant plus foncée (couleur chocolat) qui souille le périnée et les flancs. Ultérieurement, les fèces renferment du sang, de la fibrine et du mucus (qui peut donner une apparence brillante aux excréments). Progressivement, les porcs sont abattus, ils maigrissent et peuvent devenir cachectiques. La majorité des animaux guérit en une à deux semaines, mais l’indice de consommation augmente et le GMQ diminue durant parfois plus de 6 semaines. . Dans les formes plus graves, les animaux sont très affaiblis, ils se déshydratent et meurent en environ 5 jours. . Les formes subcliniques se manifestent par un retard de croissance.

Brachyspira pilosicoli
Brachyspira pilosicoli a un spectre d’hôtes plus large que celui de Brachyspira hyodysenteriae. Cette espèce est isolée non seulement du porc, mais aussi de l’homme, de primates non hominiens, d’oiseaux domestiques ou sauvages, du chien, du cobaye et de l’opossum. L'homme ou l'animal infectés présentent souvent des signes cliniques ou des lésions typiques de spirochétose intestinale.
Outre le porc, les oiseaux sauvages, notamment les canards, qui contaminent les pièces d'eau par leurs fèces, sont une source de contamination pour l'homme et les animaux. Les chiens infectés par Brachyspira pilosicoli sont également capables de contaminer l'homme et plusieurs études montrent que les souches isolées du chien et les souches isolées de l'homme sont identiques. En revanche, le rôle des rongeurs en tant que réservoir de Brachyspira pilosicoli est inconnu.
La survie du germe dans le milieu extérieur est encore peu documentée mais, d'une manière générale, Brachyspira pilosicoli semble plus résistant que Brachyspira hyodysenteriae.
Pouvoir pathogène pour l'homme
Chez l’homme, le taux de portage dans les fèces est variable selon les populations étudiées. Dans les pays en voie de développement (Indonésie, Papouasie Nouvelle Guinée) ou chez des populations dont le niveau sanitaire est bas (aborigènes australiens, certaines populations de l'Inde), le portage est fréquent et la prévalence de l'infection peut atteindre 36,6 p. cent. En revanche le portage est peu fréquent dans les pays développés. Toutefois, chez les homosexuels masculins, la prévalence de l'infection est comparable à celle observée dans les pays en voie de développement. Le pouvoir pathogène pour l'homme de Brachyspira pilosicoli est encore controversé. Dans la plupart des enquêtes, aucune corrélation n'est établie entre le portage et l'existence de signes cliniques. Quelques études font cependant état d'une association entre l'infection et la présence de diarrhées chroniques ou de saignement du rectum. La consommation d'eau contaminée et le contact avec des chiens infectés constituent des sources de contamination dans les pays en voie de développement.
Pouvoir pathogène pour les oiseaux
Chez les oiseaux domestiques, l’infection est généralement associée à de l'asthénie, à de la diarrhée (pouvant atteindre 25 p. cent des animaux d'un élevage) et à une chute de ponte de l'ordre de 5 p. cent. En revanche, il semble que Brachyspira pilosicoli ne soit pas responsable de mortalité. Brachyspira pilosicoli colonise la surface des épithéliums des caecums et du rectum (bactéries disposées parallèlement les unes aux autres et attachées par l’une de leurs extrémités à la muqueuse). Cette colonisation s'accompagne d'un épaississement de la bordure en brosse, d'un effacement des microvillosités, d'une dilatation des cryptes et d'une inflammation modérée de la lamina propria. Plus rarement, sont observées des lésions de nécrose et d'érosion de la muqueuse.
Pouvoir pathogène pour le chien
Le chien peut être infecté par quatre espèces du genre Brachyspira : Brachyspira alvinipulli, "Brachyspira canis", Brachyspira pilosicoli et une espèce encore innommée. Le pouvoir pathogène de Brachyspira pilosicoli pour le chien est encore incertain, mais la plupart des souches sont isolées d'animaux présentant des diarrhées. Le chien infecté (Cf. supra) semble être une source de contamination pour l'homme.
Pouvoir pathogène pour le porc
Des infections à Brachyspira pilosicoli ont été décrites dans la plupart des pays où l'élevage porcin est développé. Les facteurs prédisposants sont mal connus et on invoque la composition de l’aliment, le procédé de granulation, l’utilisation de facteurs de croissance et un bon niveau sanitaire (effet d’une faible stimulation immunitaire? sensibilité plus grande des animaux aux performances zootechniques importantes ?). Le mode de contamination semble voisin de celui observé pour les infections à Brachyspira hyodysenteriae et la possibilité d’une transmission entre espèces animales n’est pas exclue car les souches isolées de l’homme sont aptes à reproduire la maladie chez le porc et des souches d’origine humaine ou porcine sont aptes à infecter des poulets.
Chez le porc, Brachyspira pilosicoli est responsable d’une infection, expérimentalement reproductible et connue sous les noms de spirochétose intestinale du porc ou de diarrhée à spirochètes ou de colite à spirochètes ou de spirochétose du colon du porc. Les animaux les plus sensibles sont les porcs en engraissement. Expérimentalement, la période d’incubation a une durée de 5 à 16 jours, parfois plus et, dans les conditions naturelles, elle est de l’ordre de 7 jours. Les premiers signes cliniques sont une légère détérioration de l’état général et l’émission de fèces ramollies. En 2 à 3 jours on observe une diarrhée aqueuse, muqueuse (aspect huileux), de couleur grise ou verdâtre ou brune, non hémorragique et souillant la région périnéale. La diarrhée évolue généralement sur 2 à 3 semaines et peut parfois devenir chronique. L’état général des animaux est altéré, l’infection s’accompagne de fièvre (40 à 41 °C), d’un faible indice de consommation et d’un retard de croissance important (pour atteindre un poids de 95 kg, la durée d’élevage est parfois prolongée de 28 jours ou plus). Des cas de mortalité sont éventuellement observés (2 p. cent des animaux), mais l’importance de la maladie est avant tout liée aux pertes économiques résultant de la diminution de croissance et du coût des traitements.

Facteur de pathogénicité

Brachyspira hyodysenteriae
Les diarrhées observées chez les animaux semblent résulter d’une diminution de l’absorption du colon. Brachyspira hyodysenteriae ne semble pas produire d’entérotoxines car les taux d’AMP cyclique et de GMP cyclique ne sont pas modifiés et la recherche de gènes codant pour des entérotoxines est négative. Les principaux facteurs de pathogénicité impliqués ou probablement impliqués dans la virulence sont présentés ci-dessous.
. Les Brachyspira sont mobiles et la mobilité se traduit par des mouvements de flexion, de translation et de rotation permettant un déplacement aisé dans un environnement visqueux. Cette mobilité permet aux bactéries de se déplacer dans la couche de mucus qui recouvre l’épithélium et de coloniser la muqueuse (temps préalable au développement d’une infection). Le rôle de la mobilité dans la virulence est bien montré par l’étude de mutants peu ou pas mobiles qui sont incapables d’engendrer les signes cliniques et les lésions de la dysenterie. Le déplacement des souches sauvages est orienté par des substances chimiotactiques et notamment par la mucine, le L-fucose et la L-sérine qui sont des constituants présents dans le mucus qui recouvre les cellules intestinales.
. Brachyspira hyodysenteriae adhère aux cellules intestinales. Cette adhésion se fait au niveau de récepteurs de nature saccharidique, elle est inhibée par des immunsérums, par des sérums de porcs convalescents et par des substances contenant de l’acide neuraminique.
. Les souches de Brachyspira hyodysenteriae sont fortement hémolytiques (hémolyse bêta) alors que, sauf exception, les autres espèces du genre Brachyspira sont faiblement hémolytiques. Les hémolysines de Brachyspira hyodysenteriae sont à la fois hémolytiques et cytotoxiques. Elles n’ont pas d’activité phospholipasique et elles agiraient en provoquant la formation de pores. In vitro, les hémolysines sont actives sur de nombreux types cellulaires et, in vivo, leur administration dans une anse intestinale de rat ou de porc germ-free produit une érosion des cellules intestinales, des lésions hémorragiques et une inflammation avec infiltration cellulaire de la lamina propria.
. Brachyspira hyodysenteriae produit une NADH oxydase qui réduit l’oxygène moléculaire en eau. Cette réduction permet à la bactérie de vivre à proximité d’un tissu qui utilise de l’oxygène, comme l’intestin. L’administration à des porcs de mutants produisant de faibles quantités de NADH oxydase diminue le pouvoir infectieux, la sévérité des signes cliniques et les capacités de colonisation de l’intestin.
. Des souches de Brachyspira hyodysenteriae, appartenant à différents sérogroupes, cultivées dans un milieu carencé en fer expriment au moins trois protéines qui ne sont pas synthétisées lorsque les concentrations en fer sont optimales. Ces protéines pourraient avoir un rôle dans la captation du fer.
. Chez les bactéries à Gram négatif, la membrane externe contient du lipopolysaccharide (LPS). Chez les spirochètes, la structure du LPS est mal connue et on parle de LPS-like (molécule ressemblant au LPS). Le LPS-like partage certaines activités biologiques avec les lipopolysaccharides des entérobactéries : il coagule un lysat d’amoebocytes de limule et son injection est létale pour les souris appartenant à des lignées très sensibles à l'action des endotoxines. En revanche, il est dépourvu d’effet adjuvant, il n’est pas pyrogène et il ne provoque pas de réaction de Shwartzman. Le LPS-like de Brachyspira hyodysenteriae peut induire la production de TNFα chez la souris et d’IL-1β, d’IL-6 et d’IL-8 chez le porc. Rappelons que ces cytokines ont de nombreuses activités biologiques notamment, elles ont un rôle important dans les réactions inflammatoires, elles induisent une fièvre et une anorexie (TNFα, IL-1, IL-6). Le TNFα est toxique pour les endothéliums vasculaires, il induit une nécrose hémorragique des tissus et une thrombose vasculaire. Le rôle du LPS-like dans la pathogénie a été démontré par des expériences effectuées sur la souris. Dans cette espèce, les animaux de la lignée C3H/HeJ sont peu sensibles au LPS alors que les animaux de la lignée C3HeB/FeJ sont normalement sensibles. L’inoculation d’une souche de Brachyspira hyodysenteriae à des souris de ces deux lignées est suivie d’une colonisation identique, mais les souris C3HeB/FeJ développent des lésions alors que les souris peu sensibles (C3H/HeJ) n’en présentent pas.
Une sérine protéase contribue à la virulence en clivant la mucine de la couche de mucus et en provoquant des altérations cellulaires (dissociation de la barrière formée par les cellules épithéliales, altération des membranes cellulaires, altération de la matrice extracellulaire).

Brachyspira pilosicoli
Les facteurs de pathogénicité de Brachyspira pilosicoli sont très mal connus. Par comparaison avec Brachyspira hyodysenteriae, on peut estimer que la mobilité joue un rôle, mais le chimiotactisme, net pour Brachyspira hyodysenteriae, est beaucoup moins manifeste pour Brachyspira pilosicoli.
Les germes colonisent les cryptes de l’intestin et les cellules épithéliales de la muqueuse. En s’attachant par une de leurs extrémités, ils forment des palissades (formation de fausses bordures en brosse). Les facteurs responsables de cette adhésion ne sont pas connus, mais on sait qu'ils diffèrent de ceux des entérobactéries. L’attachement des spirochètes s’accompagne d’un effacement des microvillosités et provoque des lésions de la surface des microvillosités. Quelques bactéries sont capables d’envahir l’épithélium et on les trouve soit dans les cellules épithéliales soit groupées en amas entre les cellules épithéliales soit groupées en amas dans la lamina propria. Au moins trois protéases, liées à la membrane, joueraient un rôle dans l'invasion. La diarrhée semble due à une diminution de l’absorption consécutive aux lésions des microvillosités.

Diagnostic bactériologique

L’examen direct d’un prélèvement de fèces observé au microscope à contraste de phase permet de visualiser des spirochètes mais il ne permet pas de différencier les espèces pathogènes des espèces saprophytes.
Les spirochètes sont isolés des fèces ou du contenu intestinal ou de la muqueuse du gros intestin. Le prélèvement est constitué soit par des écouvillons placés dans un milieu de transport (les meilleurs milieux de transport sont constitués par un milieu non nutritif, semi-gélosé et contenant du charbon et/ou un agent réducteur) soit par des fèces soit par des fèces dilués dans de l’eau physiologique soit par un raclage de la muqueuse. Les prélèvements doivent être réfrigérés mais pas congelés. Le meilleur prélèvement serait constitué par des selles non diluées et conservées à + 4 °C.
L’isolement nécessite l'utilisation de milieux sélectifs telque le milieu BAM contenant de la spectinomycine et de la rifampicine.
L'isolement peut être précédé par un prétraitement consistant à placer un échantillon de fèces dans un bouillon cœur-cervelle contenant 10 p. cent de sérum fœtal de veau, de la spectinomycine et de la rifampicine. Le mélange est agité à l'aide d'un Vortex durant 5 secondes, puis placé à température ambiante durant 30 minutes avant d'être ensemencé sur un milieu sélectif.
Les boîtes sont incubées dans une atmosphère contenant 94 p. cent d’azote et 6 p. cent de dioxyde de carbone ou, plus simplement, il est possible d’utiliser un système de type Gas Pak (système commercialisé et prêt à l'emploi). La température d'incubation doit être comprise entre 37 et 42 °C.
Les meilleurs résultats sont obtenus en combinant un prétraitement et un isolement sur le milieu BAM. Cette technique permet d'obtenir un culture de Brachyspira hyodysenteriae ou deBrachyspira pilosicoli en 48 heures.
Le degré d’hémolyse est un critère important du diagnostic différentiel, mais il n’est pas absolu : l’appréciation de l’hémolyse est un caractère subjectif, le degré d’hémolyse peut varier selon la composition du milieu et les conditions de culture, des souches n’appartenant pas à l’espèce Brachyspira hyodysenteriae peuvent être fortement hémolytiques. D'autres critères bactériologiques sont également pris en compte pour le diagnostic de l'espèce (pouvoir indologène, productions de diverses enzymes, ...).
Pour pallier les difficultés rencontrées lors de la culture et de l'identification, plusieurs tests de PCR ont été proposés (amplification des gènes codant pour l'ARNr 16S ou pour l'ARNr 23S ou pour la NADH oxydase ou pour l'hémolysine). Ces tests sont généralement effectués sur des cultures car il est difficile d'extraire l'ADN directement à partie des fèces. Toutefois, La et al. ont décrit un test PCR utilisable sur l'ADN extrait des fèces. Ce test amplifie une portion du gène codant pour la NADH oxydase de Brachyspira hyodysenteriae et l'ADN codant pour l'ARNr 16S de Brachyspira pilosicoli. En moins de 5 heures, il permet d'identifier les animaux infectés par Brachyspira pilosicoli ou Brachyspira hyodysenteriae ou par les deux germes. Ce test se révèle plus sensible que la culture et tout aussi spécifique.
Les techniques de diagnostic indirect par mise en évidence d’anticorps (ELISA, hémagglutination indirecte, hémolyse passive, micro-agglutination...) sont parfois utilisées pour détecter des élevages infectés par Brachyspira hyodysenteriae, mais elles ne permettent ni un diagnostic individuel ni la détection des animaux porteurs. Le principal problème rencontré dans le diagnostic indirect est la présence de communautés antigéniques entre les différents spirochètes intestinaux, ce qui conduit à des réactions faussement positives.

Sensibilité aux antibiotiques

La recherche de la sensibilité in vitro aux antibiotiques fait généralement appel à des méthodes de dilution en milieu gélosé ou en milieu liquide. La technique de dilution en milieu liquide est de réalisation plus simple et elle donne des résultats plus faciles à lire.
La majorité des souches de Brachyspira hyodysenteriae est sensible au carbadox, à l'olaquindox, au dimétridazole, à l'efrotomycine, à la valnémuline, aux pénicillines, au chloramphénicol, aux tétracyclines et à la streptomycine. Une tendance vers une augmentation de la résistance est notée pour la tiamuline, les macrolides (dont l'érythromycine et la tylosine) et les lincosamides (dont la clindamycine et la lincomycine).
Les souches de Brachyspira pilosicoli sont généralement sensibles à l’ampicilline, au carbadox, au chloramphénicol, au métronidazole, au dimétridazole, aux tétracyclines, à la tylosine, à la ceftriaxone, au méropénème et à la moxifloxacine. Une résistance est observée vis-à-vis de la colistine, de l’acide nalidixique, de la polymyxine B, de la spectinomycine et de la vancomycine. Une sensibilité intermédiaire est notée pour la kanamycine, la néomycine, la novobiocine, la rifampicine, la spiramycine et la streptomycine. Les résultats diffèrent selon les souches pour la lincomycine, la tiamuline, l’érythromycine et la gentamicine.
Le traitement par administration parentérale d’antibiotiques est une excellente méthode pour obtenir rapidement une guérison clinique. Toutefois, elle représente une charge de travail importante dans les grands élevages et on peut lui substituer un traitement par voie orale grâce à l’adjonction d’antibiotiques dans la nourriture ou, mieux, dans l’eau de boisson (dans les phases aiguës de la maladie, les porcs mangent moins mais continuent à s’abreuver normalement). La tiamuline, la tylosine et la lincomycine sont des antibiotiques largement utilisés pour un traitement effectué dans l’eau de boisson. L'augmentation de la résistance à ces molécules, résultant d'une mauvaise utilisation des ces antibiotiques (traitements prolongés ou à doses insuffisantes), est particulièrement préoccupante.

Prophylaxie

La prophylaxie repose sur des mesures sanitaires (contrôle des animaux importés dans l’élevage, limitation des visites, lutte contre les rongeurs, nettoyage, désinfection, vide sanitaire...) qui sont à la base de tous les programmes de prévention.
Actuellement, aucun vaccin ne s’est révélé très efficace et/ou d’utilisation simple et/ou d’un usage sûr. Aussi, aucun vaccin n’est actuellement commercialisé en France.

BORDETELLA
Fiche récapitulative
Systématique et importance
Le genre Bordetella est classé dans la famille des Alcaligenaceae (ordre des Burkholderiales, classe des Betaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria"). Ce genre comprend huit espèces (voir Bordetella in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature), mais seules deux espèces sont importantes en médecine vétérinaire : Bordetella avium et Bordetella bronchiseptica. Bordetella avium est l'agent du coryza de la dinde et Bordetella bronchiseptica est responsable d'infections chez de nombreuses espèces animales, notamment porcs, carnivores, rongeurs et lagomorphes. Seules ces deux espèces seront envisagées dans ce fichier.
Les souches aviaires de Bordetella hinzii ont pour origine les voies respiratoires du dindon et du poulet mais, contrairement à Bordetella avium, elles semblent dépourvues de pouvoir pathogène naturel ou expérimental. Bordetella parapertussis est responsable, en Australie et en Nouvelle Zélande, de pneumonie chez les ovins.
Bordetella pertussis n'a pas d'intérêt en médecine vétérinaire, mais on ne peut passer sous silence que cette bactérie est responsable d'une maladie infectieuse grave de l'homme, la coqueluche.

Principaux caractères bactériologiques

Si on fait exception de Bordetella petrii qui est une espèce très atypique, les Bordetella spp. sont des bacilles ou cocco-bacilles à Gram négatif, non sporulés, de 0,2 à 0,5 µm de diamètre sur 0,5 à 2,0 µm de longueur, se présentant sous forme isolée ou groupés par deux ou, rarement, en chaînes ou en petits amas, aérobies stricts, à métabolisme exclusivement respiratoire, catalase positive. Les souches de Bordetella bronchiseptica possèdent une pseudo-capsule. Bordetella avium et Bordetella bronchiseptica sont mobiles, oxydase positive et elles sont capables de cultiver sur une gélose de MacConkey. Bordetella bronchiseptica possède une uréase très active et elle réduit les nitrates en nitrites.
Bordetella avium et de Bordetella bronchiseptica cultivent en aérobiose à 30 et à 37 °C.
Sur gélose au sang, après 24 heures d'incubation, les colonies de Bordetella avium sont compactes, à contour régulier, non pigmentées, non hémolytiques, d'aspect lisse, nacré et luisant.Après 48 heures d'incubation, il est parfois possible d'observer des colonies rugueuses, plates et à contour crénelé. Les bactéries présentes dans les colonies rugueuses se caractérisent par leur immobilité (malgré la présence de flagelles) et par leur incapacité à coloniser l'appareil respiratoire des oiseaux ce qui les rend non pathogènes.
Sur gélose au sang, après 24 heures d'incubation, les colonies de Bordetella bronchiseptica sont à la limite de la visibilité. Il faut attendre 48 heures pour observer des colonies de 1 à 2 mm de diamètre, lisses, brillantes, crémeuses, circulaires, entourées d’une étroite zone d’hémolyse incomplète. Au cours des sub-cultures, la pseudo-capsule est perdue et les colonies lisses deviennent rugueuses. On distingue 4 phases au cours de cette évolution : - la phase 1 correspond aux colonies lisses obtenues avec les souches isolées de l'organisme ; - les phases 2 et 3, obtenues après plusieurs repiquages, caractérisent des colonies de moins en moins bombées et de plus en plus ternes ; - la forme rugueuse n'est observée qu'après de multiples repiquages.

Habitat et pouvoir pathogène

Les bordetelles (à l'exception de Bordetella petrii) sont des parasites stricts des voies respiratoires des mammifères ou des oiseaux et leur survie dans le milieu extérieur est toujours limitée. Elles se multiplient à la surface des muqueuses respiratoires sans, généralement, envahir les tissus sous-jacents. Le portage sans symptôme est fréquent pour Bordetella bronchiseptica et plus rare pour Bordetella avium. Les bordetelles peuvent provoquer des maladies parfois très graves sur le plan médical et/ou sur le plan économique.
Bordetella avium
Bordetella avium est un parasite des oiseaux mais elle peut survivre dans le milieu extérieur lorsque la température est basse, le taux d'humidité faible et le pH voisin de la neutralité.
Chez le dindon, cette bactérie est responsable d'une maladie très contagieuse et grave du point de vue économique, la bordetellose de la dinde ou coryza du dindon (turkey coryza). Les signes cliniques peuvent être observés en l'absence de facteurs prédisposants, mais leur apparition est favorisée par de mauvaises conditions d'élevage ou par la présence d'autres agents pathogènes. Dans les conditions naturelles, la période d'incubation est de 7 à 10 jours puis les symptômes apparaissent brutalement et sont observés chez un grand nombre d'animaux notamment chez ceux âgés de 2 à 6 semaines. Les oiseaux infectés présentent un écoulement oculaire et nasal, une rhinite, une dyspnée, un œdème sous-mandibulaire, un ramollissement des anneaux trachéaux (sensible à la palpation) pouvant conduire à un collapsus trachéal, des troubles cardiaques et des retards de croissance. Dans un élevage, le taux de morbidité est important mais le taux de mortalité dépasse rarement 15 p. cent, sauf lors de surinfections (notamment par des souches de Escherichia coli).
Chez d'autres espèces, comme la poule, l'oie, le canard, l'autruche ou des psittacidés, Bordetella avium colonise les voies respiratoires supérieures, mais l'inoculation expérimentale ne conduit qu'à des signes cliniques peu importants. Chez ces espèces, cette bactérie se comporte comme un véritable pathogène opportuniste et des lésions préalables de l'appareil respiratoire sont nécessaires pour observer l'apparition des symptômes.
Bordetella bronchiseptica
Bordetella bronchiseptica est un parasite strict de la muqueuse respiratoire de nombreuses espèces animales : lapin, cobaye, rat, singe, chien, chat, porc, cheval... et parfois de l'homme vivant en contact avec ces animaux.
Le germe reste localisé aux épithéliums ciliés auxquels il adhère ce qui bloque l'activité de l'"escalator muco-ciliaire". Il n’est pas retrouvé dans le parenchyme pulmonaire ni au niveau des jonctions broncho-alvéolaires.
Chez l'homme, Bordetella bronchiseptica est parfois rencontrée comme agent commensal des voies respiratoires et elle se comporte rarement comme un germe pathogène. Elle est alors responsable d’infections modérées des voies respiratoires supérieures et, chez des individus affaiblis ou immunodéprimés, de syndromes para-coquelucheux atténués, de pneumonies, de bronchites et plus rarement de septicémies et de péritonites chez les dialysés.
Chez l'animal elle provoque, seul ou en association avec d'autres bactéries ou des virus, des broncho-pneumonies, des pneumonies et des rhinites.
Chez le chien, Bordetella bronchiseptica est un des agents étiologiques d’une trachéo-bronchite appelée syndrome "toux des chenils". Cette affection implique également des mycoplasmes et des virus (virus Parainfluenza, Adenovirus de type 1 et de type 2, Herpesvirus). L’association de ces agents infectieux et de conditions hygiéniques défavorables (sureffectif, humidité, froid, manque d’aération, ammoniac) entraîne des signes cliniques variant de la toux sèche à la pneumonie accompagnée d’écoulement nasal et oculaire plus ou moins purulent. Des épisodes de vomissement et une perte de poids peuvent se surajouter à ce tableau clinique. Ces infections, reproductibles expérimentalement, atteignent préférentiellement les jeunes chiots.
Bordetella bronchiseptica est responsables d'infections respiratoires chez les chats, notamment chez les chats vivant en collectivité. Les principaux signes cliniques consistent en une hyperthermie, des éternuements ou de la toux, des râles et un écoulement nasal. Chez la plupart des chats, l’expression clinique est modérée et les signes disparaissent normalement en une dizaine de jours. Cependant chez certains chats et notamment les jeunes animaux, la maladie peut évoluer vers une broncho-pneumonie grave et d'évolution rapide provoquant parfois la mort subite des chatons.
Chez le porc, en association avec Pasteurella multocida, Bordetella bronchiseptica est une des bactéries responsable de la rhinite atrophique. Chez les porcelets, l’inoculation expérimentale de Bordetella bronchiseptica provoque l’apparition de lésions de rhinite atrophique réversible. La rhinite atrophique progressive résulte d'une infection par Bordetellabronchiseptica et par Pasteurella multocida. Bordetella bronchiseptica semble préparer le terrain à Pasteurella multocida qui joue un rôle majeur dans la rhinite atrophique progressive. Bordetella bronchiseptica est également un agent de pneumonies chez le porcelet.
Chez le lapin, le cobaye et le rat, Bordetella bronchiseptica est l’un des agents majeurs de troubles respiratoires parfois graves (pneumonies) et d’otites moyennes.
Chez le cheval, Bordetella bronchiseptica est responsable de pneumonies, de sinusites, d’infections des poches gutturales.

Facteurs de pathogénicité

Les bordetelles colonisent la muqueuse respiratoire grâce à plusieurs adhésines et elles produisent plusieurs toxines.
L’hémagglutinine filamenteuse est une protéine mise en évidence chez toutes les espèces à l’exception de Bordetella avium. Cette protéine est excrétée par les bactéries, mais elle reste fixée à la membrane externe. L'hémagglutinine filamenteuse permet l’attachement aux cellules ciliées. Bordetella avium synthétise une hémagglutinine de structure différente de l'hémagglutinine filamenteuse, mais jouant un rôle identique.
La pertactine est une protéine de membrane externe, produite aussi bien par Bordetella avium et Bordetella bronchiseptica et qui joue le rôle d’une adhésine.
Des pili sont présents à la surface des souches des diverses espèces et ils jouent certainement un rôle dans l’adhésion.
La cytolysine est une protéine ayant une double activité : elle provoque une hémolyse et elle active l’adénylate cyclase des cellules. La cytolysine est produite par Bordetellabronchiseptica mais pas par Bordetella avium. Après excrétion par les bactéries, cette toxine s’attache aux cellules par sa portion carboxy-terminale qui permet la pénétration de la molécule. Cette portion carboxy-terminale appartient à la famille des toxines RTX. Comme les autres cytotoxines de la famille des RTX, elle provoque la formation de pores dans les membranes cellulaires. Après pénétration, la partie supportant l’activité adénylate cyclase provoque une augmentation intra cellulaire d’AMPc dans les phagocytes ce qui inhibe la phagocytose et l’explosion oxydative.
La toxine dermonécrotique a une localisation intracellulaire et elle est libérée après la lyse de Bordetella avium ou de Bordetella bronchiseptica . Injectée par voie sous cutanée elle provoque des lésions non ulcéreuses et à haute dose elle est létale pour la souris. Chez le porc infecté par Bordetella bronchiseptica, il existe une corrélation entre le taux de toxine dermonécrotique produite et l’atrophie des cornets nasaux. Cette toxine interfère en effet avec l’ostéogénèse en altérant les ostéoblastes et les précurseurs de ces cellules. Contrairement à la toxine de Pasteurella multocida qui active les ostéoclastes et qui provoque des lésions sévères et irréversibles, la toxine dermonécrotique conduit à des altérations modérées et réversibles des cornets nasaux. Expérimentalement, l’infection par Bordetellabronchiseptica potentialise les lésions dues à Pasteurella multocida.
Bordetella avium, produit une protéine toxique pour les ostéoblastes, mais son rôle in vivo est mal connu. Elle diffère de la toxine dermonécrotique par ses propriétés antigéniques et par son pouvoir toxique. Notamment, elle est dépourvue de pouvoir dermonécrotique. Une toxine similaire a été identifiée chez Bordetella bronchiseptica mais son rôle in vivo est inconnu.
La toxine cytolytique, excrétée par les bactéries en croissance, est en fait un monomère soluble du peptidoglycane pariétal. Elle provoque une diminution d’activité des cils vibratiles une déformation des cellules et une destruction des cellules ciliées. Cette perte des cellules ciliées entraîne une accumulation de mucus, de bactéries et de particules inhalées ce qui conduit à une toux et prédispose aux contaminations infectieuses. De plus, cette toxine inhibe la synthèse d’ADN par les cellules épithéliales et retarde ainsi la division cellulaire et la différenciation de nouvelles cellules ciliées.
La bordetelline est un sidérophore de type hydroxamate, identique à l’alcaligine produite par Alcaligenes denitrificans, et qui entre en compétition avec la transferrine et la lactoferrine. Ce sidérophore n'est pas synthétisé par Bordetella avium. En revanche, Bordetella avium exprime cinq protéines de membrane externe lorsque la bactérie est cultivée dans des milieux carencés en fer. Ces protéines sont impliquées dans la captation du fer.
Le LPS des bordetelles à des activités endotoxiniques comparable à ceux observés chez la majorité des autres bactéries à Gram négatif et notamment à ceux des entérobactéries.

Diagnostic bactériologique

L'isolement de Bordetella avium ne pose pas de problème particulier. Bordetella avium se distingue facilement de Bordetella bronchiseptica par son caractère uréase négatif et par l'absence de nitrate réductase. En revanche, il est plus difficile de la différencier de Bordetella hinzii. Le diagnostic différentiel Bordetella avium/Bordetella hinzii est cependant essentiel car cette dernière espèce, également présente dans l'appareil respiratoire des oiseaux, n'est pas pathogène. Pour des indications concernant ce diagnostic différentiel, voir Bordetella avium in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
L’isolement de Bordetella bronchiseptica est facile dans la mesure où l’on s’adresse à un prélèvement peu contaminé et il est souvent réalisé sur une gélose au sang de mouton. Dans les prélèvements plurimicrobiens, la croissance peut être masquée par celle de bactéries à développement plus rapide. L'isolement est alors pratiqué sur des milieux rendus sélectifs par la présence d'antibiotiques L’identification du germe est facile et repose principalement sur son pouvoir hémolytique et sur la présence d'une uréase. Le diagnostic indirect par mise en évidence des anticorps agglutinants ou fixant le complément a moins d'intérêt compte tenu du grand nombre d'animaux contaminés et de l'apparition tardive des anticorps au cours de la maladie.

Sensibilité aux antibiotiques

Bordetella avium est généralement sensible à de nombreux antibiotiques (pénicillines, tétracyclines, érythromycine, gentamicine, néomycine, novobiocine...), mais l'antibiothérapie donne des résultats décevants (aucun effet thérapeutique ou simple diminution transitoire du nombre de bactéries).
Les antibiotiques les plus actifs sur Bordetella bronchiseptica sont l’amoxicilline, la ticarcilline, la mezlocilline, la pipéracilline, la céfopérazone, le latamoxef, l’imipéneme, les tétracyclines, la polymyxine, le chloramphénicol, l’acide nalidixique, la gentamicine, la tobramycine, la nétilmicine, la kanamycine, l’érythromycine et la néomycine. Les sulfamides ont une activité variable alors que celle de l'ampicilline est faible. Une résistance est fréquemment notée vis-à-vis du mécillinam, de la céfalotine, du céfamandole, du céfoxitine, du céfuroxime, du céfotaxime, de l’aztréonam, de la streptomycine, de la spectinomycine, de l’acide pipémidique, de la rifampicine, de la phosphomycine et du triméthoprime.

Prophylaxie médicale

Bordetella avium
Des vaccins vivants atténués ou des vaccins inactivés permettent de diminuer l'intensité des lésions , mais ils n'empêchent pas l'infection.
Bordetella bronchiseptica
Chez le chien, deux types de vaccins sont utilisés : . Des vaccins vivants constitués d’une souche avirulente de Bordetella bronchiseptica administrée par instillation nasale. Ce vaccin est destiné aux femelles en gestation (protection des chiots par voie colostrale) et aux chiots de 2 semaines ou plus. . Des vaccins inactivés et adjuvés qui doivent être administrés à l’ensemble des adultes et des chiots d'un chenil.
Les chats peuvent être vaccinés par un vaccin vivant atténué administré par voie nasale.
La vaccination des truies a pour objectif la transmission d'une immunité colostrale aux porcelets. Les vaccins contre la rhinite atrophique doivent au minimum contenir la toxine dermonécrotique de Pasteurella multocida. Ils peuvent en outre comporter la toxine dermonécrotique de Bordetella bronchiseptica et des souches inactivées de Bordetellabronchiseptica.

BIBERSTEINIA
Systématique
Au sein de l'espèce Pasteurella haemolytica il était classique de distinguer deux biovars : le biovar A pour les souches fermentant l'arabinose mais pas le tréhalose et le biovar T pour les souches fermentant le tréhalose mais pas l'arabinose. En 1985, Sneath et Stevens montrent que les souches de Pasteurella haemolytica appartenant aux biovars A et T sont distinctes et ils suggèrent qu'elles puissent appartenir à deux espèces, voire à deux genres différents.
En 1990, les souches du biovar T ont été renommées Pasteurella trehalosi. Toutefois, les souches du biovar T présentent moins de 35 p. cent d'homologie ADN-ADN avec les espèces du genre Pasteurella sensu stricto. Des études d'hybridation ARNr-ADN ainsi que la détermination de la séquence des ARNr 16S confirment que le biovar T doit être exclu du genre Pasteurella sensu stricto. Aussi, en avril 2007, Blackall et al. transfèrent Pasteurella trehalosi dans le nouveau genre Bibersteinia sous la forme d'une nouvelle combinaison,Bibersteinia trehalosi.

Principaux caractères bactériologiques et diagnostic bactériologique

Le genre Bibersteinia présente les caractères de la famille des ¤ Pasteurellaceae telle qu'elle est définie par Olsen et al. 2005.
Le genre Bibersteinia et l'espèce Bibersteinia trehalosi regroupent des bacilles à Gram négatif, souvent polymorphes, se présentant de manière isolée ou groupés par deux ou groupés en courtes chaînes, immobiles (à 22 et à 37 °C), non sporulés, aéro-anaérobies ou micro-aérophiles, à métabolisme fermentatif, acidifiant les sucres sans production de gaz, nitrate réductase positive, donnant une réponse variable aux tests catalase et oxydase, n'exigeant ni le facteur V ni le facteur X, produisant une phosphatase alcaline, donnant une réponse négative aux tests bêta-galactosidase, lysine décarboxylase, ornithine décarboxylase, arginine di-hydrolase, phénylalanine désaminase, production d'indole, uréase, gélatinase, production d'acétoïne, citrate de Simmons et production d'hydrogène sulfuré.
Sur gélose au sang de bovin, incubée 24 heures à 37 °C et en aérobiose, les colonies sont circulaires, à contour régulier, grisâtres ou jaunâtres, légèrement transparentes en périphérie et leur diamètre est d'environ 2 mm. Environ 50 p. cent des souches sont bêta-hémolytiques et donnent une réponse positive au test de CAMP (utilisation d'une gélose au sang de bovins). Quelques souches donnent des colonies entourées d'une zone verdâtre. La croissance sur une gélose de MacConkey est variable selon les souches

Habitat, pouvoir pathogène et facteurs de pathogénicité

Les souches de Bibersteinia trehalosi sont isolées des ruminants, principalement des ovins, mais aussi des bovidés, des caprins et des cervidés sauvages (chevreuils).
Chez les moutons sains, Bibersteinia trehalosi colonise les amygdales, mais cette espèce est aussi responsable d'infections systémiques graves chez les jeunes ovins adultes (âgés de 5 à 12 mois) et, parfois, de pneumonies. Sous l’influence un stress tel qu'un transport, un changement de régime alimentaire (passage d'une alimentation pauvre à une alimentation plus riche), le froid ou l'humidité, le germe se multiplie et envahit les tissus adjacents des voies digestives (pharynx, œsophage, abomasum). Quelques bactéries pénètrent dans le sang et se localisent dans les poumons, le foie et la rate. Dans ces localisations secondaires, Bibersteinia trehalosi se multiplie rapidement et provoque la mort par choc endotoxinique en 6 à 8 heures. Les infections à Bibersteinia trehalosi sont plus rares que les mannheimioses à ¤ Mannheimia haemolytica. Compte tenu de l'évolution très rapide, les signes cliniques sont rarement observés. Ils débutent par un abattement, une anorexie, une répugnance au déplacement et de la fièvre. Ultérieurement, les animaux se couchent, ils présentent une prostration intense, une dyspnée et un liquide mousseux s'écoule de la bouche. La maladie est parfois appelée la "pasteurellose"septicémique (septicaemic "pasteurellosis") mais il s'agit plus d'une maladie systémique que d'une véritable septicémie. En effet, les bactéries sont isolées en grand nombre des poumons, des amygdales, de la rate, des lésions œsophagiennes et hépatiques alors qu'elles sont présentes en nombre plus faible dans le sang.À l'autopsie, on note un écoulement nasal mousseux et teinté de sang, de petites hémorragies sous-cutanées ou musculaires, des hémorragies importantes de la plèvre, du péricarde, de l’endocarde et du péritoine, une congestion de la trachée et des bronches qui contiennent un liquide mousseux et hémorragique, une congestion pulmonaire, la présence de suffusions de 0,5 à 1 cm de diamètre sur le foie et les poumons, un exsudat sanguinolent dans la plèvre et le péritoine, la présence de taches hépatiques grisâtres évoquant une nécrose et une hypertrophie et un œdème des nœuds lymphatiques. Si l'évolution de la maladie est plus longue, il est possible d'observer des ulcères buccaux ainsi que des hémorragies et des ulcérations superficielles de la muqueuse pharyngée, de l'œsophage et de l’abomasum.
Le pouvoir pathogène pour les autres ruminants est moins bien connu. Chez les bovins, Bibersteinia trehalosi est principalement isolée de l'appareil respiratoire et cette espèce semble se comporter comme une bactérie pathogène opportuniste. Cette espèce peut également être isolée de l'intestin, une souche bovine a pour origine un granulome et une souche a été isolée d'une articulation. Chez les bisons, Bibersteinia trehalosi est l'espèce de la famille des Pasteurellaceae la plus fréquemment isolée. Les trois souches isolées de chevreuils et incluses dans l'étude de Blackall et al. proviennent du poumon, du cerveau et une souche a une origine inconnue. Il en va de même pour l'unique souche d'origine caprine étudiée par Blackall et al.
Les facteurs de pathogénicité sont mal connus et ils sont considérés comme identiques à ceux de ¤ Mannheimia haemolytica. Les souches de Bibersteinia trehalosi (notamment les souches donnant un test de CAMP positif) peuvent synthétiser une leucotoxine dont les activités biologiques sont comparables à celles de la leucotoxine de ¤ Mannheimia haemolytica. Sur le plan antigénique, ces 2 leucotoxines sont différentes car, un anticorps monoclonal dirigé contre la leucotoxine de ¤Mannheimia haemolytica, ne neutralise pas celle de Bibersteinia trehalosi.

Diagnostic bactériologique

La culture est effectuée sur des milieux riches comme une gélose Columbia ou une gélose tryptose enrichies de 5 p. cent de sang de bovin ou de mouton ou de 10 p. cent de sérum de cheval. L'incubation est effectuée sous atmosphère normale. Après 48 heures d'incubation, les colonies sont grisâtres ou jaunâtres, légèrement transparentes, leur diamètre est d'environ 2,5 mm et elles sont souvent entourées d'une zone d'hémolyse bêta. Le diagnostic sera orienté par l'origine des prélèvements, les caractères morphologiques, le type respiratoire, la réduction des nitrates et l'acidification du glucose. Le diagnostic sera ensuite assuré par la recherche des autres caractères biochimiques.
L'utilisation de kits de diagnostic n'est pas bien adaptée au diagnostic de Bibersteinia trehalosi car cette espèce n'est pas toujours répertoriée dans les bases de données des fabricants et les milieux utilisés ne permettent pas toujours la croissance des bactéries. C'est notamment le cas du système API 20 NE dont le milieu utilisé pour les tests d'assimilation n'assure pas la croissance de la majorité des souches appartenant à la famille des Pasteurellaceae. Dans ces conditions, seuls quelques caractères peuvent être étudiés et l'identification peut être erronée.

Sensibilité aux antibiotiques et prophylaxie

La très grande majorité des souches est sensible à l'oxytétracycline, environ 50 p. cent d'entre elles résistent à l'ampicilline et à l'association sulfamide-triméthoprime et quelques-unes unes résistent à la streptomycine. Dans la pratique, l'utilisation d'antibiotiques a peu d'intérêt, du moins chez les ovins, compte tenu de la rapidité d'évolution de l'infection. Les vaccins tués sont dénués d'efficacité mais les vaccins sous-unités seraient prometteurs.

BACILLUS
Fiche récapitulative
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. Dans les produits pathologiques, Bacillus anthracis se présente sous forme isolée ou en courtes chaînes mais, en culture, il forme fréquemment des chaînes plus longues qui lui confère un aspect en "tiges de bambou".
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. Bacillus anthracis et Bacillus cereus cultivent facilement et ces espèces donnent des colonies dont le diamètre varie de 2 à 7 mm. Après incubation sous une atmosphère normale, les colonies de Bacillus anthracis ont un aspect R qualifié de "en tête de méduse". Après culture sur des géloses enrichies en sérum et/ou en bicarbonate et incubées à 37 °C dans une atmosphère contenant 5 p. cent de dioxyde de carbone, le bacille synthétise sa capsule et les colonies ont un aspect lisse et brillant. Les colonies de Bacillus cereus sont soit circulaires soit de forme irrégulière avec des bords ondulés, crénelés ou filamenteux, leur aspect est crémeux et lisse ou mat ou granuleux. Après 24 heures d'incubation sur une gélose au sang de mouton, les souches de Bacillus anthracis sont non hémolytiques alors que les souches de Bacillus cereus s'entourent d'une zone d'hémolyse.
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. Traditionnellement, les espèces du genre Bacillus sont réparties en 3 groupes selon la morphologie de la spore et du sporange. Bacillus anthracis et Bacillus cereus appartiennent au groupe I caractérisé par la présence d'une spore centrale ou terminale, sphérique ou ovoïde, ne déformant pas la cellule.
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 sporulation nécessite une température comprise entre 15 et 42 °C, une atmosphère humide et la présence d'oxygène. Ce dernier impératif conduit à interdire l'autopsie des animaux morts de charbon (sauf dans des locaux spécialement équipés) et à obturer les orifices naturels des cadavres afin d'éviter l'exposition des bacilles à l'oxygène de l'air, la sporulation et la dissémination des spores. Par contre, en l'absence d'ouverture du cadavre, les germes de putréfaction provoquent une anaérobiose inhibant toute sporulation et conduisant à la mort des bactéries. Ainsi, expérimentalement, il n'est plus possible d'isoler Bacillus anthracis d'un cadavre 5 jours après la mort. La résistance des spores à divers agents physiques ou chimiques est variable selon les souches, selon les circonstances de la sporulation et selon le milieu où les spores sont présentes. Globalement, on préconise pour la destruction des spores : . la chaleur sèche : 120-140 °C - 3 heures, . la chaleur humide : 121 °C - 10 minutes, . le formol à 5 p. cent - 4 heures, . le glutaraldéhyde à 2 p. cent - 2 heures, . l'eau oxygénée à 3 p. cent - 1 heure, . l'acide peracétique à 0,6 p. cent - 1 heure.
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 bactéridien est inscrit sur la liste B de l'OIE (maladies de la liste B de l'Office International des Epizooties) et, en France, la fièvre charbonneuse des mammifères de toutes les espèces est une maladie réputée contagieuse qui donne lieu à déclaration et à l'application de mesures sanitaires (Décret n° 65-697 du 16 août 1965). En raison du risque d'infection pour l'homme, Bacillus anthracis est classé parmi les bactéries présentant un niveau risque 3.
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 : . abandon de la vaccination animale dans certaines régions ; . moins bonne connaissance de la maladie par les jeunes vétérinaires et les jeunes éleveurs ; . raisons économiques qui conduisent à ne pas rechercher de manière systématique les causes de la mort lorsque la mortalité apparaît sporadique ; . non-enlèvement des carcasses par l'équarrisseur lors de mort d'étiologie non définie et, tout particulièrement, non-enlèvement des carcasses des petits ruminants en raison du coût ; . oubli de l'emplacement exact des "champs maudits" ; . réintroduction de certains rapaces comme les vautours, insensibles au charbon mais capables de disséminer les spores (principalement dans leurs fèces) et nourris avec des carcasses non contrôlées ; . reprise des enfouissements clandestins dans certaines régions ; . reprise des abattages clandestins avec consommation familiale de la viande ou consommation de la viande entre voisins et amis.
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. Ces formes suraiguës sont également observées chez les bovins et les chevaux : les animaux meurent brutalement et présentent parfois des saignements localisés aux orifices naturels.
. 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 : . sang noirâtre, épais et incoagulable ; . splénomégalie importante avec une pulpe de consistance boueuse ; . hémorragies vésicales et rénales ; . congestion et parfois hémorragies intestinales ; . tumeur charbonneuse interne ou externe.
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. Les principales professions exposées sont les éleveurs, les vétérinaires, les ouvriers d'abattoir, les équarrisseurs, les bouchers, les tanneurs, les ouvriers travaillant les os (fabrication de gélatine) ou les poudres d'os ou les poudres de sang ou la laine ou les autres phanères d'origine animale, les dockers manipulant les poudres d'os, les employés des entreprises de travaux publics (percement de routes ou d'autoroutes et autres travaux de terrassements), les artisans travaillant l'ivoire, les personnels de laboratoire... La consommation de viandes mal cuites, provenant d'animaux morts de charbon, est également à l'origine de cas humains notamment, dans les pays en voie de développement. Les risques liés à la consommation de lait contaminé sont considérés comme faibles, mais l'excrétion dans le lait se produit au moment de la septicémie et, en cas de guérison, elle peut se poursuivre pendant plusieurs semaines.
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. Bacillus cereus est également un contaminant des drogues (héroïne) et de médicaments tels que les topiques qui peuvent alors contaminer des plaies.
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. . Les avortements se produisent chez les ovins et les bovins et la bactérie peut être isolée en culture pure à partir du placenta ainsi qu'à partir du contenu stomacal, du foie, de la rate, des reins et des poumons du fœtus. . Les mammites dont l'origine est souvent liée à l'introduction dans la mamelle de médicaments contaminés, sont observées chez les ruminants. Elles ont une gravité variable pouvant aller jusqu'à la mammite gangreneuse mortelle. Très fréquemment elles conduisent à une fibrose à l'origine d'une diminution persistante de la production lactée.
Toxi-infections à Bacillus cereus
Les toxi-infections à Bacillus cereus ont une fréquence certainement sous estimée car elles sont généralement peu graves. Ces toxi-infections succèdent à l'ingestion d'aliments abandonnés plusieurs heures à température ambiante après leur préparation et ayant permis une forte prolifération bactérienne (on retrouve classiquement plus de 105 unités formant colonie par gramme d'aliment et ce nombre peut atteindre 5 x 1010). Les spores ne sont pas spécialement thermorésistantes mais certaines souches produisent des spores plus résistantes et la présence de matière grasse semble avoir un effet protecteur. Ces toxi-infections, également décrites chez le chien, sévissent sous deux formes : une forme gastro-entéritique et une forme émétique. Certains malades présentent simultanément les symptômes des deux formes cliniques.
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. La forme gastro-entéritique ne semble pas résulter de l'ingestion de toxines préformées car les toxines en cause sont fragiles et sensibles aux protéases du tube digestif. Il est donc probable que les toxines responsables des formes gastro-entéritiques soient plutôt produites dans le tube digestif après multiplication de la bactérie.
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). La pathogénie fait intervenir l'ingestion d'une toxine préformée.
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. Ces souches sont responsables d'altérations (pas toujours très visibles dans les desserts lactés) et elles sont éventuellement aptes à produire de la toxine à des températures comprises entre 4 et 21 °C. Toutefois, un taux significatif de toxines n'est produit que lorsque le nombre de germes excède 107/mL. Dans les desserts lactés riches en sucre et/ou à pH acide, la production de toxine est inhibée. Ces faits expliquent en grande partie la rareté des toxi-infections à Bacillus cereus liées à la consommation de produits laitiers conditionnés et stockés dans des conditions d'hygiène convenable.
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 HBL aurait un rôle prépondérant dans la pathogénie des diarrhées.
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. La toxine émétique agit en provoquant la formation d'un canal ionophore au travers de la membrane des mitochondries ce qui bloque la phosphorylation oxydative. Le céréulide stimule le nerf vague ou pneumogastrique, il inhibe l'oxydation des acides gras par les mitochondries du foie, il provoque des lésions réversibles du foie et il est toxique pour les cellules NK (Natural Killer, cellules tueuses naturelles). Sa synthèse ne résulte pas de l'expression d'un gène et elle serait le résultat de l'assemblage enzymatique de sous-unités produites dans les substrats permettant la croissance bactérienne. Le céréulide est synthétisé à des températures comprises entre 25 et 30 °C, il est thermostable (il résiste plus de 30 minutes à 121 °C), résistant à la protéolyse (insensibilité à la trypsine et à la pepsine), stable à des pH compris entre 2 et 11 et il est produit exclusivement par des souches isolées du riz, des pâtes et parfois de lait en poudre. Les vomissements apparaissent peu de temps après l'ingestion d'un aliment contaminé et il est probable que le céréulide responsable des signes cliniques soit produit dans l'aliment avant la sporulation bactérienne. Compte tenu de sa résistance, la toxine émétique n'est détruite ni par la cuisson ni par les enzymes digestives.

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. Les spores peuvent être sélectionnées par un traitement à la chaleur ou à l'alcool. Le prélèvement non traité et le prélèvement traité par la chaleur ou l'alcool sont ensemencés en parallèle sur une gélose au sang (ou sur une gélose nutritive) et sur des milieux permettant l'orientation du diagnostic et/ou sur des milieux sélectifs.
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. La sporulation est une caractéristique fondamentale. Un examen au microscope à contraste de phase est la meilleure technique de mise en évidence des spores qui apparaissent alors brillantes et de formes régulières.
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. L'isolement d'une souche de Bacillus cereus à partir d'une infection doit faire l'objet d'une interprétation critique. Sa responsabilité dans une infection ne peut être établie que dans la mesure où Bacillus cereus est isolé, en culture pure ou en grand nombre, à plusieurs reprises chez un même individu. Une culture quantitative de Bacillus cereus dans les selles >105UFC/g de selles est considérée comme significative La contamination à bas niveau des denrées alimentaires est fréquente et le portage fécal transitoire est possible. Aussi, lors de toxi-infections alimentaires, il est nécessaire d'effectuer une numération. La présence de 105 UFC par gramme d'aliment est généralement considérée comme significative et permet d'incriminer l'aliment dans un épisode de toxi-infection alimentaire. La mise en évidence de la production de toxines (Cf. infra) permet également de confirmer un diagnostic.
Les toxines HBL et NHE peuvent être détectées dans les selles, dans les aliments ou à partir des colonies isolées par coprocultures. Le test Oxoïd BCET-RPLA permet de détecter le composant L2 de la toxine HBL par une technique d'agglutination passive inversée. Le test TECRA (3M) détecte la protéine de 45 kDa de la toxine NHE par une technique immunoenzymatique en sandwich. Comme ces kits détectent des antigènes différents, il peut y avoir des divergences dans les résultats. De plus, des souches n'exprimant pas, ou pas complètement ces deux toxines, ont été caractérisées et d'autres toxines impliquées dans la pathogénie ne sont pas détectées par les kits commercialisés. Il n'existe pas de kits permettant la mise en évidence de la toxine émétique. La toxine émétisante est généralement mise en évidence dans les aliments, les vomissements ou sur les colonies isolées des selles par recherche de l'effet cytopathogène.

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. Les Bacillus spp. sont généralement sensibles à l'amoxicilline-acide clavulanique, à la gentamicine, à l'amikacine, à la kanamycine, aux fluoroquinolones, à la tétracycline, au chloramphénicol, à la rifampicine et à la vancomycine. Ils sont souvent résistants à la lincomycine, à la colistine et fréquemment à la fosfomycine. La production de bêta-lactamases par de nombreuses souches limite l'intérêt de la pénicilline (sauf pour Bacillus anthracis dont le nombre de souches résistantes est faible) et des céphalosporines.
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. D'autres antibiotiques sont également actifs : gentamicine, chloramphénicol, ciprofloxacine, doxycycline, clindamycine, rifampicine, vancomycine, clarithromycine... La tétracycline, activein vitro, se révèle peu efficace in vivo. Dans les formes graves, le traitement doit être précoce car la production des toxines est rapide.
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. Afin de limiter la contamination du milieu extérieur par Bacillus anthracis, il est interdit d'autopsier en "plein champ" les animaux suspects de charbon bactéridien. La destruction des cadavres doit recourir à l'incinération ou à l'enfouissement dans une fosse d'au moins 2 mètres de profondeur et contenant de la chaux vive.
La vaccination contre le charbon bactéridien est couramment pratiquée chez les animaux et plus rarement chez l'homme. . Le vaccin vivant atténué de Pasteur et son dérivé, le vaccin Delpy, ont été obtenus en chauffant une souche virulente à 42 °C ce qui favorise la perte du plasmide pXO1 (codant pour les toxines). Ces vaccins peuvent être encore virulents pour l'animal et ils ne sont plus utilisés en France. . Le vaccin Sterne est un vaccin vivant constitué d'une suspension de spores produites par une souche (souvent la souche 34F2), ayant perdu le plasmide pXO2 et donc non capsulée. Le vaccin Sterne, adjuvé à la saponine, est mondialement utilisé chez l'animal. La germination des spores contenues dans le vaccin engendre des bacilles non capsulés, facilement phagocytés mais pouvant produire de petites quantités de toxine suscitant l'apparition d'anticorps neutralisants. Administré à un animal affaibli, ce vaccin peut donner naissance à un charbon vaccinal. Des études sont en cours pour développer des vaccins utilisables par voie orale ce qui faciliterait la vaccination de la faune sauvage surtout celle des grands herbivores africains (hippopotames, buffles, éléphants, ...) . Les vaccins acellulaires, constitués de fractions purifiées, ont été développés pour un usage chez l'homme. Ces vaccins sont fabriqués au Royaume Uni et aux USA L'emploi de ces vaccins est réservé aux professionnels exposés et aux militaires.
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.

AVIBACTERIUM
Fiche récapitulative

Systématique

Le genre Avibacterium appartient à la famille des Pasteurellaceae (classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria") et il renferme cinq espèces : Avibacterium avium (préalablement désigné sous les noms de Haemophilus avium ou de Pasteurella avium), Avibacterium endocarditidis,Avibacterium gallinarum (anciennement dénommé Pasteurella gallinarum), Avibacterium paragallinarum (Haemophilus paragallinarum) et Avibacterium volantium(Pasteurella volantium). La systématique de ces espèces est complexe et le lecteur intéressé pourra se reporter au fichier Avibacterium in Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire.
L'espèce la plus importante en médecine vétérinaire est Avibacterium paragallinarum responsable du coryza infectieux aviaire.

Caractères bactériologiques

Les souches du genre Avibacterium sont constituées de bacilles à Gram négatif, souvent polymorphes , se présentant de manière isolée ou groupés par deux ou en courtes chaînes, immobiles, non sporulés, aéro-anaérobies ou micro-aérophiles, oxydase positive, acidifiant le glucose sans production de gaz.
Les Avibacterium spp. sont des bactéries mésophiles, incapables de croître sur une gélose de MacConkey, pouvant exiger le facteur V (NAD), mais cultivant sans adjonction d'hémine (facteur X). Sur une gélose au sang de mouton, les colonies sont non hémolytiques, grisâtres, opaques (mais éventuellement translucides à la périphérie), lisses, brillantes, circulaires, bombées, à contour régulier et parfois pigmentées en jaune sale. Le diamètre des colonies, obtenues après 24 heures d'incubation, varie de 0,3 mm à 2 mm.
Les souches de Avibacterium avium exigent le facteur V et elles sont catalase positive.
Avibacterium endocarditidis est une espèce catalase positive pouvant cultiver sans NAD.
Les souches de Avibacterium gallinarum sont catalase positive et elles n'exigent pas le facteur V. La croissance de cette espèce est généralement stimulée par la présence de 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone et la plupart des souches donnent des colonies de couleur jaune grisâtre.
Avibacterium paragallinarum rassemble des souches parfois capsulées, agglutinant les hématies de poulets, catalase négative. On distingue deux biovars au sein de cette espèce : les souches du biovar 1 sont NAD-dépendantes alors que les souches du biovar 2 n'exigent pas le facteur V. Par agglutination sur lame et/ou inhibition de l'hémagglutination il est possible de séparer les souches en trois sérogroupes : A, B et C. La croissance de la très grande majorité des souches, au moins à l'isolement et lors des premiers repiquages, est stimulée par l'adjonction de 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone dans l'atmosphère d'incubation. La présence dans les milieux de culture de 1,0 à 1,5 p. cent de NaCl est essentielle pour la croissance. Quelques souches exigent également la présence de 1 p. cent de sérum de poulet. Quelques souches peuvent produire un pigment jaunâtre.
Avibacterium volantium rassemble des souches catalase positive dont la croissance nécessite du NAD . Quelques souches produisent un pigment jaunâtre.

Habitat et pouvoir pathogène

Avibacterium avium, Avibacterium gallinarum, Avibacterium volantium
Avibacterium avium et Avibacterium volantium sont considérés comme des micro-organismes faisant partie de la flore normale des poulets.
Avibacterium gallinarum est considéré comme une bactérie pathogène opportuniste, capable de provoquer des troubles en association avec des mycoplasmes ou des virus. L'habitat de ce germe n'est pas connu avec certitude et, à l'exception d'une souche isolée chez un canard, Avibacterium gallinarum n'est pas présent dans l'appareil respiratoire des oiseaux sains. Les signes cliniques et les lésions, observés chez les poulets, les dindes et, plus rarement, chez les pintades sont extrêmement variés : sinusites, conjonctivites, trachéites, inflammation des sacs aériens, hépatites, abcès de la tête et des barbillons, synovites, salpingites oophorites, péritonites, endocardites, péricardites et septicémies.
Avibacterium endocarditidis
Les souches de Avibacterium endocarditidis ont été isolées de poules adultes élevées au Danemark et appartenant à un même élevage. Vingt souches ont été isolées des valvules cardiaques d'animaux atteints d'endocardite. Quatre souches ont pour origine le foie et la rate de deux oiseaux atteints d'endocardite, deux souches ont été isolées de lésions d'arthrite et une souche a été isolée d'un animal présentant une péricardite (mais pas d'endocardite).
Avibacterium paragallinarum
Avibacterium paragallinarum est l'agent du coryza infectieux aviaire, également connu sous le nom maintenant impropre de hémophilose aviaire. Cette maladie a une répartition mondiale, notamment dans les pays où l'élevage est intensif.
Cliniquement, le coryza infectieux a été décrit chez le faisan, la pintade et la caille, mais seuls les oiseaux de l'espèce Gallus gallus ont permis d'isoler Avibacterium paragallinarum. Il semble donc qu'il faille prendre avec une certaine prudence, les cas décrits chez les oiseaux autres que le poulet.
Les poulets porteurs sains et infectés chroniques sont les réservoirs de germes. Après une période d'incubation de 24 à 72 heures, en l'absence de complications bactériennes ou virales, les animaux réceptifs développent des signes cliniques évoluant sur une période de 2 à 3 semaines. Les animaux de tous âges sont sensibles, mais la maladie est moins sévère chez les oiseaux jeunes. Le coryza aviaire se traduit principalement par une inflammation des voies respiratoires supérieures, un jetage séreux ou muqueux, une conjonctivite, un œdème de la face et un œdème des barbillons (surtout chez les mâles). L'inflammation peut s'étendre aux voies respiratoires inférieures et provoquer l'apparition de râles. Les oiseaux peuvent présenter de la diarrhée et on note régulièrement une inappétence et une diminution de la prise de boisson. Il en résulte une diminution de l'indice de croissance et une chute de ponte comprise entre 10 et 40 p. cent. Les infections bactériennes et virales concomitantes sont à l'origine de complications respiratoires et des septicémies ou des synovites sont observées lors d'infections par Mycoplasmagallisepticum ou Mycoplasma synoviae. Le coryza aviaire est observé principalement à la fin de l'automne et en hiver, la morbidité est importante (20 à 50 p. cent des animaux peuvent présenter des signes cliniques) alors que le pourcentage de mortalité est généralement faible (de l'ordre de 0,5 à 10 p. cent, mais pouvant atteindre 20 p. cent dans les élevages dont le niveau sanitaire est faible).
À l'autopsie, on note une inflammation catarrhale de la muqueuse nasale et des sinus, un œdème sous-cutané de la face et des lésions de conjonctivite. Les lésions de pneumonie ou d'aérosacculite sont plus rares, mais l'inflammation des sacs aériens peut être à l'origine de saisies importantes à l'abattoir (69,8 p. cent de carcasses saisies lors d'une épidémie survenue en Alabama).
Les facteurs de pathogénicité sont encore mal connus. . Des mutants dépourvus d'antigènes hémagglutinants, sont incapables de coloniser les tissus ce qui montre que les hémagglutinines jouent un rôle dans la colonisation. . La capsule semble également jouer un rôle dans la colonisation et elle s'oppose à l'activité bactéricide du sérum. . La synthèse de bactériocines, codées soit par un plasmide soit par le chromosome, actives sur Avibacterium avium, Avibacterium volantium et 50 p. cent des souches dePasteurella multocida, participerait à la colonisation en inhibant la croissance d'autres souches bactériennes. . Avibacterium paragallinarum produit des protéines qui lui permettent d'acquérir du fer aux dépends de la transferrine. Comme pour de nombreuses autres espèces bactériennes, ce processus d'acquisition du fer constitue un facteur de virulence. . Une protéine sécrétée pourrait être une toxine RTX possédant une activité cytotoxique.

Diagnostic bactériologique

Genre Avibacterium
Même si toutes les souches n'exigent pas le facteur V, l'isolement des Avibacterium spp. doit être réalisé sur une gélose au sang contenant du NADH ou du NAD. Le facteur V peut également être apporté par une souche de staphylocoques productrice de NAD et ensemencée selon une strie longitudinale. L'incubation est réalisée à 34-38 °C dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone qui est indispensable pour la croissance de certaines souches. L'identification est difficile et repose sur les caractères culturaux et sur les caractères biochimiques.
Avibacterium paragallinarum
Pour la recherche de Avibacterium paragallinarum, le jetage constitue un mauvais prélèvement et on lui préférera un écouvillonnage de l'exsudat présent dans les sinus après ouverture stérile. Les prélèvements doivent être ensemencés le plus rapidement possible car la culture est négative sur des prélèvements conservés 3 jours à +4 °C ou à -20 °C. Dans le milieu de transport de Amies, contenant du NAD et du sérum de poulet, les souches de Avibacterium paragallinarum restent viables 18 jours à 4 ou à 37 °C.
Une technique simple d'identification des souches NAD-dépendantes repose sur l'exigence en facteur V (croissance satellite autour d'une strie de staphylocoques), l'absence de catalase et l'inoculation expérimentale de la culture dans les sinus de poulets sains (apparition d'un coryza en 24 à 48 heures).
Pour pallier la difficulté du diagnostic bactériologique classique, Chen et al. ont mis au point un test de PCR. Ce test, appelé HP-2 PCR, est rapide (environ 6 heures) et spécifique. Toutes les souches de Avibacterium paragallinarum testées sont correctement identifiées alors qu'un résultat négatif est obtenu avec des souches de Avibacterium avium,Avibacterium volantium et Ornithobacterium rhinotracheale. Le test HP-2 PCR se révèle plus performant que le diagnostic bactériologique classique lorsqu'il est pratiqué directement sur des prélèvements. De plus, il peut être mis en œuvre, sans perte de sensibilité importante, sur des prélèvements stockés 180 jours à +4 °C ou à - 20 °C.
Plusieurs test sérologiques ont été décrits, mais seuls des test d'inhibition de l'hémagglutination sont couramment utilisés (les techniques immuno-enzymatiques font appel à des anticorps monoclonaux non commercialisés).

Traitement et prophylaxie des infections à Avibacterium paragallinarum

Plusieurs antibiotiques sont actifs sur Avibacterium paragallinarum : sulfachloropyridazine, sulfadimidine, association chlortétracycline-sulfadiméthoxine, association sulfachloropyridazine-triméthoprime, érythromycine, oxytétracycline, association streptomycine-sulfamide. Le traitement fait généralement appel à l'érythromycine ou à l'oxytétracycline. Toutefois, des rechutes sont observées à la fin du traitement et les antibiotiques n'éradiquent pas le portage.
Outre les mesures de prophylaxie sanitaire, notamment le respect des règles d'hygiène, la prophylaxie repose sur la vaccination. Des vaccins, inactivés par le formol ou le mercurothiolate de sodium, adjuvés (hydroxyde d'alumine ou huile minérale) et contenant au moins 108 unités formant colonies, sont commercialisés. Les oiseaux sont vaccinés entre la 10 et la 20ème semaines et l'administration de deux injections intramusculaires ou sous-cutanées, effectuées à quatre semaines d'intervalle, est plus efficace qu'une injection unique. La protection obtenue après vaccination est spécifique de sérogroupe. Autrefois, les vaccins contenaient uniquement des souches des sérogroupes A et C car on pensait qu'ils étaient également capables de protéger contre le sérogroupe B. Actuellement, dans les pays où le sérogroupe B est présent, on utilise des vaccins trivalents. Il existe quelques défaillances dans la protection post-vaccinale et l'utilisation d'auto-vaccins peut être une alternative à l'emploi des vaccins commercialisés.

ARCANOBACTERIUM
Fiche récapitulative

Systématique et importance

Le genre Arcanobacterium est placé dans la famille des Actinomycetaceae (sous-ordre des Actinomycineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe des Actinobacteria, division ou phylum des "Actinobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Parmi les espèces du genre (voir le fichier Arcanobacterium in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature), seul Arcanobacterium pyogenes présente un pouvoir pathogène certain. Avant 1997, cette espèce était connue sous les noms de Corynebacterium pyogenes ou de Actinomyces pyogenes.

Principaux caractères bactériologiques

Arcanobacterium pyogenes est une bactérie immobile, non sporulée, à Gram positif lorsque la coloration est effectuée à partir d'un bouillon de 24 heures, aéro-anaérobie, catalase et oxydase négatives, à métabolisme fermentatif, capable de digérer le sérum coagulé en 24 heures. La bactérioscopie révèle la présence de bacilles courts ou de coccobacilles se présentant de manière isolée ou groupés par deux (en donnant parfois des images en V, en Y ou en T) ou groupés en palissades ou en amas (pelotes d'épingles). Certaines cellules ont une morphologie rappelant les corynébactéries (extrémités en massue ou effilées) ou, plus rarement, les streptocoques (avec un groupement en petits amas ou en courtes chaînes tortueuses).
Après 24 heures d'incubation (en aérobiose ou en anaérobiose), les colonies obtenues sur gélose au sang de mouton sont minuscules (0,1 à 0,2 mm) et entourées d'une zone d'hémolyse bêta. Après 48 ou 72 heures d'incubation, les colonies ont un diamètre de 0,5 à 1,5 mm, elles sont convexes, circulaires, blanchâtres ou gris-blanchâtres, lisses et à contour régulier. La croissance est fortement stimulée par l'adjonction de sérum ou d'hémine et elle est favorisée par une incubation dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone.
La présence de rhamnose dans la paroi explique que Arcanobacterium pyogenes puisse réagir avec un sérum dirigé contre l'antigène des streptocoques du groupe G et, dans une moindre mesure, avec un sérum anti-groupe B.

Habitat, pouvoir pathogène et facteurs de pathogénicité

Arcanobacterium pyogenes est un commensal des amygdales et des muqueuses (notamment des muqueuses des voies respiratoires supérieures, des voies génitales et du tube digestif) des animaux endothermes. Les infections ont généralement une origine endogène, elles sont souvent sporadiques (à l'exception des mammites d'été chez les bovins) et elles nécessitent des facteurs prédisposants comme des traumatismes ou des stress. À partir des lésions, Arcanobacterium pyogenes est souvent isolé en association avec d'autres bactéries. Arcanobacterium pyogenes est responsable d'infections suppurées, graves chez les ruminants et le porc, et il est à l'origine de pertes économiques importantes (pertes directes et indirectes liées au coût des traitements et aux saisies à l'abattoir). Plus rarement, des infections sont décrites chez les oiseaux, le cheval et l'homme.
L'isolement de Arcanobacterium pyogenes est très fréquent chez les ruminants. Cette bactérie provoque des infections des plaies, des abcès superficiels et profonds (notamment des abcès hépatiques, des abcès de la mamelle et des abcès du poumon), des adénites, des arthrites, des broncho-pneumonies, des pneumonies, des septicémies, des endocardites, des avortements survenant à tous les stades de la gestation, des métrites éventuellement suivies d'avortements, des pyomètres, des infections néonatales, des mammites et, notamment, des mammites d'été chez les bovins (en association avec d'autres bactéries, notamment Peptoniphilus indolicus). Le germe peut être transmis par des mouches telles que Hydrotaeairritans et cette transmission a été reproduite expérimentalement lors de mammites d'été. Les plaies, les abrasions cutanées, les rétentions placentaires et les défauts d'asepsie lors d'injections ou d'actes chirurgicaux comme les castrations ou l'ablation des cornes constituent des facteurs favorisants.
Chez les porcs, ce germe est à l'origine d'abcès sous-cutanés, d'arthrites, d'abcès vertébraux, d'ostéomyélites, d'endocardites, de péritonites, d'omphalophlébites, de métrites accompagnées parfois d'avortements, de mammites et c'est un agent de surinfection lors de pneumonies. Certaines lésions, provoquées chez le porc par Arcanobacterium pyogenes, peuvent évoquer celles de la tuberculose. Les facteurs prédisposants sont représentés par les morsures, les rétentions placentaires, les lésions de la glande mammaire, les contaminations du cordon ombilical et les défauts d'asepsie lors d'injections ou d'actes chirurgicaux comme les castrations ou les caudectomies.
Chez les oiseaux, Arcanobacterium pyogenes provoque des infections généralisées, la formation d'abcès sous-cutanés et des ostéomyélites (dindons). Chez le cheval ce germe a été isolé d'abcès et d'infections néonatales.
Arcanobacterium pyogenes n'est pas une bactérie commensale de l'homme mais quelques cas d'infections ont été décrits. Les souches isolées de l'homme sont associées à des infections abdominales, à des abcès sous-cutanés, à des bactériémies, à des otites, à des cystites et, plus rarement, à des septicémies. Dans certains cas, l'interrogatoire des patients révèle qu'ils avaient eu un contact avec des animaux.
Les facteurs de pathogénicité de Arcanobacterium pyogenes sont mal connus : . Deux hémolysines, de nature glycoprotéiques, sont excrétées durant la phase de croissance exponentielle et durant la phase stationnaire. Outre son activité sur les hématies, au moins une de ces hémolysines exerce une activité cytotoxique sur les granulocytes neutrophiles de bovins. . Cinq protéases, du type sérine protéase, sont excrétées et pourraient contribuer à la formation des abcès. . Les autres facteurs de pathogénicité pourraient être représentés par une neuraminidase, une DNase et par des protéines hydrophobes situées à la surface de la bactérie et favorisant l'adhésion aux cellules.

Diagnostic bactériologique

Le diagnostic bactériologique est facile en médecine vétérinaire. L'examen bactérioscopique révèle des bactéries à Gram positif, polymorphes, souvent groupés en amas. L'isolement est effectué sur une gélose au sang incubée de préférence dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone. Les boîtes doivent être conservées au moins 2 jours car après 24 heures d'incubation, il est possible de ne pas distinguer les colonies. Outre les caractères morphologiques et culturaux, l'identification est orientée par l'absence de catalase et par le pouvoir protéolytique (digestion du sérum coagulé). Il est intéressant de rappeler que Arcanobacterium pyogenes agglutine avec un sérum dirigé contre l’antigène du groupe G des streptocoques et, dans une moindre mesure, avec un sérum anti-groupe B. Aussi, en l’absence de coloration de Gram, cette bactérie peut être confondue avec un streptocoque.

Sensibilité aux antibiotiques et prophylaxie médicale

Arcanobacterium pyogenes est sensible à la pénicilline G, à l'amoxicilline, aux isoxazolyl-pénicillines, à la céfalotine, à la céfopérazone, à la pristinamycine, au chloramphénicol, à la vancomycine, à la novobiocine et à la rifampicine. Des résistances ont été mises en évidence vis-à-vis de la streptomycine (résistance de haut niveau), des cyclines, des macrolides et de la lincomycine. Arcanobacterium pyogenes est en fait une bactérie anaérobie aérotolérante et, comme pour les autres bactéries anaérobies, il est probable qu'elle présente une résistance intrinsèque (de bas niveau) aux aminosides. En dépit de la sensibilité du germe à de nombreux antibiotiques, les traitements donnent des résultats médiocres car les bactéries sont souvent présentes dans des abcès et inaccessibles aux antibiotiques.
Des vaccins inactivés (mélanges de cellules et d'hémolysines) sont utilisés bien que leur efficacité apparaisse médiocre. De tels vaccins ne sont pas disponibles en France.

ACTINOMYCES
Fiche récapitulative

Systématique et importance

Le genre Actinomyces est le genre type de la famille des Actinomycetaceae (sous-ordre des Actinomycineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe des Actinobacteria, division ou phylum des "Actinobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
Le genre Actinomyces comprend de nombreuses espèces (voir Actinomyces in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature). L'espèce la plus importante en médecine vétérinaire est Actinomyces bovis responsable principalement de l'actinomycose cervico-faciale des bovins. Actinomyces hyovaginalis est l'agent d'infections chez le porc. Plusieurs espèces, dont les principales sont Actinomyces bowdenii, Actinomyces canis et Actinomyces hordeovulneris sont à l'origine d'actinomycoses chez les carnivores. D'autres espèces ont été impliquées dans les infections des animaux, notamment Actinomyces gerencseriae, Actinomyces israelii et Actinomyces viscosus.
Actinomyces pyogenes et Actinomyces suis sont actuellement reclassés dans les genres Arcanobacterium (Arcanobacterium pyogenes) et Actinobaculum (Actinobaculum suis).

Principaux caractères bactériologiques

La morphologie des Actinomyces spp. est extrêmement variable. Cette variabilité est fonction non seulement de l’espèce mais encore de la souche et des conditions de culture. Chez certaines espèces, les formes filamenteuses dominent. Les filaments ont un diamètre inférieur à 1 mm et une longueur de 10 à 50 mm. Ils sont droits ou flexueux, de forme régulière ou irrégulière (présence de dilatations, extrémités renflées) et ils présentent des ramifications en nombre variable. D’autres espèces se présentent sous la forme de petits bacilles de 1,0 à 5,0 mm de longueur, avec parfois des extrémités renflées, se présentant de manière isolée ou en paires avec un arrangement rappelant celui des espèces du genre Corynebacterium ou en courtes chaînes ou en palissades ou en petits amas.
Ce sont des bactéries à Gram positif (prenant éventuellement la coloration de manière irrégulière), non acido-résistantes (à la différence des Nocardia spp.), immobiles, non sporulés.
Le type respiratoire peut être qualifié de aéro-anaérobie, mais la tolérance à l’oxygène est variable (la majorité des souches ne peut être isolée qu’en anaérobiose) et pratiquement toutes les espèces sont capnophiles. Aussi, l’isolement doit être pratiqué en incubant les cultures dans une atmosphère appauvrie en oxygène et enrichie en dioxyde de carbone. La présence d’une catalase, d’une oxydase et d’une nitrate réductase est variable selon les espèces. Les Actinomyces sont chimio-organotrophes, à métabolisme fermentatif.
La culture nécessite des milieux complexes : milieux cœur-cervelle, gélose trypticase soja au sang ou enrichie en sérum, voire même en sérum de veau fœtal pour Actinomyceshordeovulneris. L’optimum thermique est généralement compris entre 35 et 37° C et après 7 à 14 jours d’incubation dans une atmosphère anaérobie enrichie en dioxyde de carbone les colonies ont une taille de 0,5 à 5 mm de diamètre. Leur aspect est très variable : elles sont soit rugueuses, sèches et friables soit lisses. Leur coloration est généralement blanche ou grisâtre ou blanc crème.

Habitat et pouvoir pathogène

L’habitat des diverses espèces n’est pas toujours connu avec certitude. Il semble, cependant que les souches du genre Actinomyces soient associées aux muqueuses et tout particulièrement aux muqueuses orales ou génitales de l’homme et des animaux endothermes. Actinomyces hordeovulneris pourrait avoir pour habitat le milieu extérieur.
Lorsqu’il existe, le pouvoir pathogène est lié à la virulence et les infections non transmissibles, sauf par morsures, ont une origine endogène. Notamment, toutes blessures ou érosions des muqueuses buccales peuvent être à l’origine d’actinomycoses. Typiquement, les actinomycoses sont des infections granulomateuses subaiguës ou chroniques évoluant vers la formation d’abcès et vers la suppuration. Initialement, la maladie se présente comme une infiltration mal délimitée qui se ramollit et se fistulise en laissant sourdre un pus présentant de petites granulations. Ces grains, dont la présence n’est pas toujours constante, sont de couleur jaune ou blanche et d’un diamètre généralement inférieur à 1 mm (parfois ils ne sont observés qu’après un examen au microscope au grossissement 50). Ils constituent en fait de véritables micro-colonies, formées in vivo, entourées de matériel tissulaire, de cellules mononucléées, de granulocytes neutrophiles, de protéines et de polysaccharides et ils se caractérisent par une forte concentration en sels minéraux au sein desquels domine le calcium. Ultérieurement, les lésions évoluent vers la formation de pseudo-tumeurs caractérisées par une absence de vascularisation, une extension aux organes voisins et une réaction de sclérose. La sclérose a plusieurs conséquences importantes : elle favorise la survie des bactéries en diminuant les apports d’oxygène et elle conduit à la formation d’abcès cloisonnés inhibant la pénétration des antibiotiques. Au sein de ces lésions, les Actinomyces spp. sont pratiquement toujours associés à d’autres bactéries qui jouent certainement un rôle important dans l’expression du pouvoir pathogène.
Chez les bovins, la forme la plus classique est une forme cervico-faciale ("lumpy jaw" ou mâchoire bosselée) qui, implique l’os maxillaire ou mandibulaire. L’infection est due àActinomyces bovis et beaucoup plus rarement à Actinomyces gerencseriae ou Actinomyces israelii et elle résulte d’une blessure buccale (rôle des fourrages vulnérants, présence de corps étrangers dans l’alimentation). L'infection provoque une ostéite chronique raréfiante. L'os normal peut être remplacé par du tissu osseux poreux, à surface irrégulière et contenant du pus. Les lésions sont d’abord discrètes puis en quelques semaines ou quelques mois on assiste au développement d’une tuméfaction dure, non mobilisable, parfois douloureuse. La lésion se fistulise et laisse écouler un pus qui typiquement est granuleux. L'infection peut conduire à une chute des dents ou à des fractures de la mâchoire. Dans les cas graves, l’infection s’étend aux tissus mous environnant. Des localisations secondaires peuvent siéger sur l’œsophage et le réseau et une dissémination par voie hématogène (très rare) peut conduire à la formation d’abcès du cerveau, d’abcès pulmonaires, d’orchites, etc.
Les infections du porc sont provoquées par Actinomyces gerencseriae, Actinomyces hyovaginalis, Actinomyces israelii et Actinomyces viscosus. Actinomyces hyovaginalis est responsable d'infections vaginales et d'avortements. Les autres espèces provoquent des infections pulmonaires, des ostéomyélites et, surtout, des infections mammaires caractérisées par la présence de lésions granuleuses très extensives.
Chez le chien, Actinomyces hordeovulneris est souvent associé à des plaies infligées par des épillets de Hordeum spp. qui pénètrent facilement la peau et les muqueuses. Les localisations les plus fréquentes sont les localisations cervico-faciales (infections des tissus mou de la cavité buccale et du cou), thoraciques (pleurésie, pyothorax, empyème), abdominales (péritonites, atteintes de divers viscères), articulaires, osseuses (os longs des membres, atteintes des corps vertébraux) et cutanées (abcès consécutifs à la contamination de plaies). Actinomyces bowdenii a été isolé chez le chien d'un abcès de la mandibule, d'un abcès sous-mandibulaire et d'un pyogranulome sous-cutané formé autour d'un corps étranger. Une souche a également été isolée d'un prélèvement de liquide pleural effectué chez un chat. Les souches de Actinomyces canis sont isolées du chien : vagin d'une chienne atteinte d'infertilité, pus d'un animal souffrant d'une pleurésie pyogranulomateuse, abcès sous-cutané formé autour d'un épillet.
Des cas d’actinomycoses, avec des localisations variables ont été décrites chez le cheval, et les petits ruminants.

Diagnostic bactériologique

Les prélèvements constitués d’exsudat ou de pus (prélevé si possible avant fistulisation) ou de pièces chirurgicales doivent être placés dans un milieu de transport pour anaérobies et parvenir au laboratoire le plus rapidement possible. Le bactériologiste doit être informé d’une suspicion d’actinomycose afin de mettre en œuvre les techniques les plus appropriées.
L’examen à l’état frais ou après coloration est un temps primordial. L’écrasement des grains (parfois visibles uniquement au microscopique) permet de mettre en évidence des bactéries à Gram positif, souvent filamenteuses et ramifiées, non acido-résistantes (décoloration à l’acide sulfurique à 1 p. cent). Cette dernière caractéristique permet d’orienter le diagnostic vers unActinomyces spp. plutôt que vers une Nocardia spp.
L’ensemencement est réalisé en parallèle sur des milieux enrichis coulés en boîtes de Pétri et dans des géloses profondes enrichies en sérum. Compte tenu de la faible vitesse de croissance des Actinomyces spp. et de la présence quasi constante de contaminants il est légitime d’avoir recours à des milieux sélectifs dont l’utilisation ne dispense pas d’une recherche sur milieux non sélectifs.
L’incubation est réalisée à 35-37° C, dans une atmosphère anaérobie et en parallèle dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone. Les boîtes sont observées au 2ème, 4ème, 7ème et 14ème jour de culture. Le diagnostic de genre repose sur l’aspect des colonies, sur les caractères morphologiques des bactéries et sur leur caractères tinctoriaux. Le diagnostic d'espèce est très difficile à réaliser et il n'est pas effectué en routine.

Sensibilité aux antibiotiques

D’une manière générale, les souches de Actinomyces sont sensibles ou modérément sensibles à de nombreux antibiotiques sans différence notable entre les espèces. La détermination invitro de la sensibilité aux antibiotiques pose des problèmes techniques et pour les mêmes souches, les résultats sont variables d’un laboratoire à un autre.
Les Actinomyces sont résistants aux aminosides et aux imidazolés, mais ils sont sensibles à l’ensemble des bêta-lactamines, aux tétracyclines, au chloramphénicol, aux macrolides, aux lincosamides, à la rifamycine, à l’acide fusidique et à la vancomycine.
Malgré cette sensibilité, le traitement est toujours long (au moins 6 semaines), difficile et expose souvent à des rechutes. Plusieurs phénomènes sont à l’origine de cette situation : Les antibiotiques pénètrent difficilement dans les abcès cloisonnés et à l’intérieur des granules calcifiés. Au sein des granules, certaines espèces et notamment Actinomyces hordeovulneris sont parfois sous forme L et deviennent insensibles aux bêta-lactamines. Le traitement doit s’adresser non seulement aux Actinomyces mais encore à la flore associée. Aussi, pour le traitement, il est parfois plus important d’identifier la flore associée que de faire l’identification précise de la souche de Actinomyces car la résistance des bactéries contaminantes est souvent à l’origine de l’échec des traitements. Pour ces différentes raisons, l’ampicilline donne des résultats supérieurs à la pénicilline.
Chez les bovins, le traitement des infections cervico-faciales fait souvent appel aux dérivés de l'iode administrés par voir orale ou intraveineuse.
Chez le chien, un traitement chirurgical est souvent associé à une antibiothérapie.

ACTINOBACULUM
Fiche récapitulative

Systématique et importance

Le genre Actinobaculum est placé dans la famille des Actinomycetaceae (sous-ordre des Actinomycineae, ordre des Actinomycetales, sous-classe des Actinobacteridae, classe desActinobacteria, phylum des "Actinobacteria", domaine des "Bacteria").
Parmi les espèces du genre (voir le fichier Actinobaculum in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature), seul Actinobaculum suis présente un intérêt en médecine vétérinaire. Avant 1997, cette espèce était désignée sous les noms de "Corynebacterium suis" ou de Eubacterium suis ou de Actinomyces suis.

Principaux caractères bactériologiques

Actinobaculum suis est un bacille immobile, non sporulé, polymorphe, de 1 à 3 µm de longueur sur 0,5 µm de diamètre, à Gram positif, non acido-résistant, non capsulé, se présentant de manière isolée ou en paires ou en petits amas, anaérobie, catalase négative, à métabolisme strictement fermentatif, hydrolysant fortement l'urée.
La croissance est obtenue pour des températures variant de 30 à 43 °C (optimum 37 °C) et le pH optimal est compris entre 7 et 8. Après 48 heures d’incubation à 37 °C dans une atmosphère anaérobie, les colonies obtenues sur gélose au sang de mouton sont non hémolytiques, elles ont un diamètre de 0,5 à 3 mm, elles sont blanches, circulaires et granuleuses et elles présentent souvent un centre surélevé (aspect en œuf sur le plat). Après une semaine d’incubation, la taille des colonies atteint 3 à 5 mm et elles sont plus plates.

Habitat et pouvoir pathogène

Actinobaculum suis semble faire partie de la flore prépuciale du verrat chez lequel il est, au plus, responsable de cystites légères. Chez les truies, le germe peut être isolé d’animaux sains mais, surtout, il provoque des cystites et des pyélonéphrites notamment dans les élevages intensifs. Un abreuvement insuffisant constitue un des facteurs prédisposant à l'expression clinique de l'infection. Les truies présentent de l’anorexie et de la polydipsie, l’urine est de couleur brune, d’odeur fétide et son pH devient fortement alcalin (pH de l’ordre de 9). Dans les formes aiguës, on note couramment des avortements, une hématurie, une pyurie et la mort est fréquente. Les truies qui résistent à l’infection présentent une perte de poids importante, un syndrome polyurie - polydypsie, de l'infertilité et elles deviennent des non-valeurs économiques. Dans les formes suraiguës, la maladie est d’apparition subite et peut conduire à la mort des animaux en quelques heures ou en quelques jours.
Les lésions sont localisées au tractus urinaire. La paroi vésicale est épaissie, la muqueuse est hémorragique et le contenu de la vessie contient souvent un exsudat purulent et des calculs. Les lésions de pyélonéphrites sont bilatérales ou unilatérales et se caractérisent par des reins distendus contenant du pus ou du sang.
Les infections à Actinobaculum suis ont été identifiées dans de nombreux pays, mais le nombre de cas publiés est faible ce qui contraste avec la fréquence des infections urinaires en élevages porcins. Les raisons de cette discordance tiennent sans doute aux difficultés d’isolement (il faut incuber les urocultures en anaérobiose et dans un milieu sélectif ), aux difficultés d’identification et à une méconnaissance du germe.

Diagnostic bactériologique

Actinobaculum suis est généralement isolé avec d’autres germes à Gram positif (notamment des streptocoques) et des Proteus spp. l’isolement peut recourir à une gélose Columbia contenant de la colistine (10mg/L) et de l’acide nalidixique (15mg/L) qui doit être incubée en anaérobiose. Pour augmenter les chances d’isolement, la culture doit se réaliser sur place ou doit s’effectuer à partir d’un prélèvement placé dans un milieu de transport tel que le milieu de Cary Blair pour anaérobies.
L’identification précise du germe est difficile mais, compte tenu du contexte clinique, la simple mise en évidence d’un bacille anaérobie dont la morphologie rappelle celle d’une corynébactérie est généralement suffisante pour orienter le diagnostic qui sera complété par les caractères culturaux, la mise en évidence d’une uréase et par l’étude des autres caractères biochimiques.

Sensibilité aux antibiotiques

Actinobaculum suis est généralement sensible au chloramphénicol, au florfénicol, aux pleuromutilines, à la tylosine, à la clindamycine, à la lincomycine, à l’érythromycine, aux bêta-lactamines et aux tétracyclines.
Une sensibilité variable selon les souches est observée pour les fluoroquinolones (fluméquine, enrofloxacine, ofloxacine), même si la majorité des souches est sensible à la marbofloxacine.
À l'exception de la spectinomycine, la majorité des souches est résistante aux aminosides.

ACTINOBACILLUS
Fiche récapitulative
Systématique et importance
Le genre Actinobacillus appartient à la famille des Pasteurellaceae (classe des Gammaproteobacteria, division ou phylum des "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria").
De nombreuses espèces ont été incluses dans le genre Actinobacillus (voir Actinobacillus in List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature). Toutefois, la liste des espèces appartenant au genre Actinobacillus n'est pas fixée de manière absolue et elle peut varier selon les auteurs. Selon Olsen et al., le genre Actinobacillus sensu stricto doit être restreint aux espèces Actinobacillus arthritidis, Actinobacillus equuli, Actinobacillus hominis, Actinobacilluslignieresii, Actinobacillus pleuropneumoniae, Actinobacillus suis et Actinobacillus ureae ainsi qu'à trois autres espèces encore innomées : (i) Actinobacillus genomospecies 1 (proche de Actinobacillus lignieresii) ; (ii) Actinobacillus genomospecies 2 (apparenté à Actinobacillus arthritidis) et (iii) le taxon 8 de Bisgaard (isolé de la flore pharyngée de cobayes adultes sains ; une souche du taxon 8 a également été isolée du foie et de la rate d'un cobaye).
Les espèces les plus importantes en médecine vétérinaire sont Actinobacillus arthritidis, Actinobacillus equuli, Actinobacillus lignieresii, Actinobacillus pleuropneumoniae etActinobacillus suis qui sont des bactéries pathogènes opportunistes pour les ruminants et/ou les chevaux et/ou les porcs. Avant 1983, Actinobacillus pleuropneumoniae était désigné sous la nomenclature de Haemophilus pleuropneumoniae.

Principaux caractères bactériologiques

Les espèces du genre Actinobacillus sensu stricto sont des bactéries à Gram négatif, se colorant souvent de manière hétérogène, immobiles, non sporulées, souvent capsulées, aéro-anaérobies facultatives, chimio-organotrophes, à métabolisme respiratoire et fermentatif, fermentant le glucose sans production de gaz. La plupart des cellules sont des bacilles dont la longueur moyenne est comprise entre 0,4 sur 1,0 µm, mais des formes plus longues, pouvant atteindre 6 µm de longueur, sont parfois observées. Des formes ovoïdes ou sphériques sont également présentes et l'aspect des cultures à l'examen microscopique évoque l'alphabet Morse.
La température optimale de croissance est de 37 °C et aucune culture n'est obtenue à 4, 10 ou 45 °C. Actinobacillus pleuropneumoniae est une espèce exigeante en NAD. À l'isolement, les colonies ont tendance à adhérer à la gélose, mais ce caractère peut être perdu lors des repiquages. L'adhésion est particulièrement nette pour les souches deActinobacillus equuli et, dans une moindre mesure, pour les souches de Actinobacillus suis. En bouillon, et notamment dans les bouillons glucosés, les souches les plus adhérentes donnent des cultures visqueuses. À l'exception des cultures de Actinobacillus suis qui produisent un pigment jaune crème (observé après centrifugation d'un bouillon et mise en suspension du culot dans de l'eau physiologique), les cultures des Actinobacillus sp. sont non pigmentées. Sur gélose au sang, les colonies sont semi-translucides ou grisâtres et leur diamètre atteint 1 à 2 mm après 24 heures d'incubation (à l'exception des souches de Actinobacilluspleuropneumoniae).

Habitat et pouvoir pathogène

Tous les Actinobacillus spp. sont des germes parasites ou commensaux dont la survie dans le milieu extérieur est limitée à quelques jours (par exemple, cinq jours dans la paille pourActinobacillus lignieresii). Ce sont des bactéries pathogènes opportunistes.

Actinobacillus arthritidis et Actinobacillus genomospecies 2
Actinobacillus arthritidis et Actinobacillus genomospecies 2 (proche de Actinobacillus arthritidis) sont des commensaux de la cavité buccale des chevaux. Le pouvoir pathogène de ces bactéries n'est pas facile à apprécier car le diagnostic est difficile et il existe des risques de confusion avec d'autres représentants de la famille des Pasteurellaceae.
Actinobacillus arthritidis a été isolé d'arthrites, de septicémies chez les adultes et surtout de septicémies (shigellose ; Cf. infra) chez les poulains. Le pouvoir pathogène de Actinobacillus arthritidis et de Actinobacillus genomospecies 2 pourrait être comparable à celui de Actinobacillus equuli et il n'est pas exclu que certains souches étiquetées Actinobacillus equuli soient en fait des souches de Actinobacillus arthritidis ou de Actinobacillus genomospecies 2.

Actinobacillus equuli
Actinobacillus equuli est divisé en deux sous-espèces, Actinobacillus equuli subsp. equuli et Actinobacillus equuli subsp. haemolyticus. Actinobacillus equuli est un commensal des voies respiratoires, du pharynx et du tube digestif des chevaux. Son pouvoir pathogène n'est pas facile à apprécier car le diagnostic est difficile et il existe des risques de confusion entre les deux sous-espèces et des risques de confusion avec d'autres représentants de la famille des Pasteurellaceae.
Actinobacillus equuli subsp. equuli est pathogène pour le cheval et le porc et, notamment, pour les jeunes animaux. Chez le poulain, l'infection est connue sous le nom d’actinobacillose ou de shigellose car Actinobacillus equuli était autrefois appelé "Shigella equuli". Chez les adultes, l'infection peut conduire à des péritonites, à des troubles respiratoires, à des avortements, à des péricardites... Chez les porcs âgés de moins de sept jours, Actinobacillus equuli subsp. equuli est responsable de septicémies et, chez les animaux plus âgés, cette sous-espèce provoque des avortements, des arthrites, des endocardites, des néphrites, des métrites et des septicémies.
Actinobacillus equuli subsp. haemolyticus n'a été isolé que chez les équidés et cette bactérie est responsable d'infections diverses chez les poulains et les adultes : septicémies ou shigelloses, arthrites, endocardites, méningites, avortements sporadiques, métrites, mammites, troubles respiratoires (laryngites, pneumonies), abcès (notamment sous maxillaires), surinfections de plaies.
La shigellose du poulain qui résulte d'une infection par les deux sous-espèces de Actinobacillus equuli (mais aussi d'une infection par Actinobacillus arthritidis) représenterait entre 5 et 20 p. cent des causes de mortalité dans les premiers jours de la vie. Chez les poulains, la contamination semble se faire au moment du part et les cas d'infection sont plus fréquents chez les animaux n'ayant pas ou peu tété le colostrum. L’affection se traduit par une septicémie dont les signes cliniques apparaissent généralement dans les 24-48 premières heures suivant la naissance et qui conduit rapidement à la mort. Les animaux sont abattus (la maladie est parfois appelée maladie du sommeil ou maladie du poulain triste ou, en anglais, sleepy foal disease), couchés, anorexiques, la température rectale s’élève jusqu’à 41 °C et ils présentent de la diarrhée et des troubles respiratoires. Chez les poulains qui survivent à l’infection, on observe fréquemment des arthrites d'où le nom de "joint ill" donné aux formes chroniques. À l’autopsie, on note des pétéchies présentes sur de nombreux organes, des abcès de la taille d’une tête d’épingle dans la corticale des reins et un liquide synovial hémorragique ou présentant des flocons de fibrine.
La pathogénie des infections à Actinobacillus equuli est mal comprise. Comme pour de nombreuses espèces de bactéries à Gram négatif, le lipopolysaccharide pourrait jouer un rôle, mais son importance exacte reste à préciser. En fait, le seul facteur de pathogénicité identifié est la présence d'une toxine RTX, la toxine AqxA, produite par les souches deActinobacillus equuli subsp. haemolyticus.

Actinobacillus lignieresii
Actinobacillus lignieresii est un commensal de la cavité buccale et du rumen des ruminants. Les souches isolées du cheval et qualifiées de Actinobacillus lignieresii sont des souches de Actinobacillus genomospecies 1 dont l'importance en médecine vétérinaire est faible.
Chez les ruminants, l'infection des tissus est consécutive à la pénétration du germe qui se réalise à la faveur de lésions, même minimes, de la bouche, de la langue, du rumen et de la peau. L'ingestion de végétaux vulnérants, le changement de dentition (accompagné de lésions gingivales), des lésions cutanées (éventuellement consécutives à des plaies chirurgicales), seraient les principaux facteurs incriminés. L'infection provoque une réaction inflammatoire et le développement de lésions granulomateuses, nécrosées et suppurées. L'atteinte des nœuds lymphatiques est habituelle et les germes peuvent être disséminés par voie lymphatique. L'actinobacillose des ruminants a une répartition géographique mondiale, elle sévit généralement sous la forme de cas sporadiques mais la morbidité peut parfois concerner plus de 70 p. cent des animaux d'un troupeau. Les infections subcliniques, révélées uniquement par l'inspection sanitaire des carcasses, ne seraient pas rares.
L'actinobacillose linguale ou langue de bois (ou wooden tongue) est une forme fréquente chez les bovins, mais plus rare chez les ovins. Les premiers signes cliniques consistent en une salivation abondante, des mouvements de mâchonnement et une difficulté de préhension des aliments. La langue est indurée, hypertrophiée, dure, douloureuse et elle peut faire saillie hors de la cavité buccale. Sa surface est généralement parsemée de nodules saillants ou de petites ulcérations. Un œdème considérable envahit la région de l'auge (bottle jaw), la déglutition devient impossible, l'animal maigrit, prend un aspect cachectique et peut mourir d'inanition.
L'actinobacillose pharyngienne se traduit par des tumeurs plus ou moins volumineuses provoquant de la dysphagie et des difficultés respiratoires. Ces tumeurs vont se ramollir, s'ouvrir et laisser échapper du pus.
L'actinobacillose sous-cutanée se manifeste par la présence de tumeurs compactes et dures (abcès froids), indolores, de la taille d'une noisette en début d'évolution et siégeant dans le tissu sous-cutané de la région de l'auge, de la zone supérieure du cou, de la région parotidienne et plus rarement, de la pointe de l'épaule, de l'aine et du creux du flanc. Ces tumeurs adhèrent généralement à la peau, puis en quelques jours elles deviennent fluctuantes, envahissent les tissus sous-jacents, grossissent jusqu'à atteindre le volume d'un petit ballon de rugby et elles s'ouvrent en évacuant un pus visqueux.
L'atteinte des glandes salivaires est plus rare et concerne principalement la parotide qui est dure, saillante et douloureuse à la pression.
Les formes viscérales sont principalement des formes pulmonaires. Les lésions les plus petites ressemblent à des tubercules translucides, les autres forment des nodules saillants atteignant souvent la taille d'une noisette et, par confluence, le volume d'un poing.
L'atteinte des nœuds lymphatiques est commune et elle coexiste presque toujours avec les autres localisations ce qui explique une altération fréquente des nœuds lymphatiques de la région de la gorge. L'infection des nœuds lymphatiques peut également exister en dehors de toute autre localisation et elle concerne principalement les nœuds lymphatiques de la région du cou qui peuvent former de véritables petits abcès purulents disposés en chapelets.
Le pus présent dans les lésions d'actinobacillose est un pus blanc laiteux, inodore, visqueux, renfermant des grains parfois difficiles à observer. L'écrasement du pus entre lame et lamelle permet de mieux visualiser les grains qui apparaissent comme de petits grumeaux opaques, de couleur blanc-grisâtre ou d'un jaune très clair, d'aspect gélatineux ou muqueux. Les grains sont de taille variable mais ils sont généralement petits (longueur variant de 29 µm à plus de 360 µm, largeur comprise entre 26 et plus de 330 µm) et ils atteignent rarement la grosseur d'une tête d'épingle. L'examen microscopique révèle des éléments renflés en forme de massue et disposés en rosettes.
En dépit de son importance en médecine vétérinaire, les facteurs de pathogénicité de Actinobacillus lignieresii sont très mal connus. Ce germe ne synthétise pas de toxines RTX et le seul facteur de pathogénicité identifié est le LPS.

Actinobacillus pleuropneumoniae
Actinobacillus pleuropneumoniae est un parasite de l’appareil respiratoire du porc, les autres espèces animales n’ont pratiquement aucune importance épidémiologique et cette espèce n’a été isolée ni de l’homme ni des oiseaux ni des rongeurs.
Cette bactérie est l’agent de la pleuropneumonie porcine, maladie retrouvée dans tous les pays où l’élevage porcin est développé. Comme pour de nombreuses autres maladies, il semble que l’industrialisation de la production porcine a permis la diffusion et le développement d’une infection cliniquement exprimée alors qu’en élevage conventionnel l’infection n’avait pratiquement aucune répercussion clinique ou économique.
Le mode de transmission s’effectue généralement lors de contacts rapprochés ou par aérosols. La transmission par voie indirecte joue un rôle important lorsque la maladie évolue sur un mode aigu et que le germe est excrété massivement dans les sécrétions nasales.
La contamination d’un élevage résulte de l’introduction d’un porteur sain ou, éventuellement, d’une contamination par voie aérienne. Les facteurs prédisposants (changement de température, humidité, ventilation défectueuse, surpeuplement,...) ont une influence majeure sur le cours de la maladie. Les taux de morbidité et de létalité sont également influencés par le statut immunitaire des animaux et lorsque la bactérie est introduite dans un troupeau dépourvu de toute immunité, l’infection est extrêmement contagieuse. Inversement, dans les porcheries chroniquement infectées, la maladie est souvent non apparentes mais, à l’abattage, on note un taux élevé (15 à 45 p. cent) de lésions de pleurésie chronique.
La maladie touche tous les animaux et notamment les porcs à l’engrais âgés de plus de 12 semaines et les porcelets. Après une durée d’incubation variant de quelques heures à quelques jours, la maladie évolue sous 3 formes cliniques principales : . La forme suraiguë sévit dans les cheptels nouvellement infectés. Elle débute par des signes généraux graves (hyperthermie de l’ordre de 41 à 42 °C, abattement, anorexie) et éventuellement par de la diarrhée et des vomissements de courte durée. Les animaux se couchent, la peau est cyanosée, on assiste à un choc circulatoire et en phase terminale on note une dyspnée sévère (parfois, l’animal cherche à compenser cette dyspnée en respirant par la bouche en position assise). La présence d’un jetage teinté de sang est fréquemment observée peu avant la mort qui survient en 24-36 heures. Des cas de mort subite, sans symptôme préalable, sont régulièrement observés notamment chez les porcs charcutiers. Le taux de mortalité compris entre 15 et 40 p. cent dépend de la virulence de la souche, de la densité de l’inoculum, des conditions d’élevage et du statut immunitaire des animaux. . La forme aiguë présente une évolution moins rapide et peut déboucher sur une forme chronique. Les animaux ont une température rectale de 40,5 à 41 °C, ils sont abattus, anorexiques, et présentent un syndrome respiratoire grave avec dyspnée et toux. L’évolution clinique est très variable d’un animal à un autre et les porcs qui survivent demeurent porteurs et excréteurs de germes. . La forme chronique est difficile à caractériser. On note des retards de croissance et une toux sporadique. La bactérie est présente dans des lésions pulmonaires nécrotiques et peut envahir les voies respiratoires antérieures et les amygdales.
La pathogénicité est très variable selon les souches et elle peut varier d’un facteur 100. De nombreux travaux ont été consacrés aux facteurs de pathogénicité qui apparaissent nombreux.
Les constituants capsulaires sont dépourvus de toxicité mais la capsule joue un rôle important car elle protège les bactéries de la phagocytose et elle n’active pas le système complémentaire. Les souches fortement capsulées se révèlent particulièrement pathogènes pour le porc alors que les souches possédant un matériel capsulaire peu abondant sont beaucoup moins pathogènes.
L’activité endotoxinique du LPS de Actinobacillus pleuropneumoniae est similaire à celle des autres bactéries à Gram négatif. De plus, le LPS joue un rôle dans les mécanismes d’adhésion. En dépit de la présence d’une capsule, le LPS est exposé à la surface de la bactérie notamment au niveau de résidus de membrane externe faisant saillie à travers la capsule et il peut donc interagir avec des récepteurs cellulaires. Cependant, l’adhésion au mucus est meilleure lorsque les souches possèdent une capsule peu épaisse.
Actinobacillus pleuropneumoniae produit une immunoglobuline A protéase spécifique des IgA du porc. Cette protéase pourrait intervenir dans la pathogénie et sa spécificité serait un des facteurs expliquant que cette bactérie ne soit naturellement pathogène que pour le porc.
Actinobacillus pleuropneumoniae peut produire des sidérophores. Toutefois, le principal mécanisme de captation du fer est lié à la synthèse de 2 protéines de membrane externe qui agissent en synergie pour capter le fer lié à la transferrine et pour permettre son transport au travers de la membrane externe. Ces protéines sont spécifiques de la transferrine porcine ce qui expliquerait, en partie, la spécificité d’hôte de Actinobacillus pleuropneumoniae.
Actinobacillus pleuropneumoniae synthétise plusieurs toxines RTX . . La toxine ApxI a initialement été décrite comme une puissante hémolysine puis il a été montré qu’elle était également douée de propriétés cytotoxiques pour les cellules endothéliales, les macrophages alvéolaires et les neutrophiles. . La toxine ApxII a été initialement décrite comme un facteur faiblement hémolytique puis comme une cytotoxine pour les cellules endothéliales, les macrophages alvéolaires et les neutrophiles. . La toxine ApxIII a initialement été dénommée cytolysine III ou pleurotoxine ou toxine macrophagique. Cette toxine, dépourvue d’activité hémolytique est fortement cytotoxique pour les cellules endothéliales, les macrophages broncho-alvéolaires et les neutrophiles. . Les anticorps anti-toxines semblent importants pour l’immunité, mais ils ne peuvent conférer à eux seuls une protection totale.

Actinobacillus suis
Actinobacillus suis est une bactérie pathogène opportuniste pour le porc. Selon Bisgaard, les souches qualifiées de Actinobacillus suis et isolées chez des espèces animales autres que le porc n'appartiennent pas à cette espèce. Chez les porcs sains, Actinobacillus suis peut coloniser les amygdales et les voies respiratoires supérieures. Cette bactérie est responsable d'infections localisées (pneumonies, entérites, endocardites, arthrites, abcès sous-cutanés, mammites) ou de septicémies. Les infections sont plus fréquentes chez les sujets âgés de moins de trois mois mais des septicémies ont été observées chez des porcs adultes. Chez les jeunes porcelets, les septicémies peuvent conduire à la mort en moins de 15 heures et les animaux présentent de la fièvre, des difficultés respiratoires, des troubles nerveux, une cyanose et des pétéchies. Chez les porcs plus âgés, les septicémies sont moins sévères et se traduisent par de la fièvre, une anorexie et une toux persistante.
Comme pour de nombreuses bactéries à Gram négatif, le LPS pourrait jouer un rôle dans la pathogénie, mais le seul facteur de pathogénicité identifié est la production de toxines appartenant au groupe des toxines RTX et proches des toxines ApxI et ApxII de Actinobacillus pleuropneumoniae.

Diagnostic bactériologique

L'isolement se réalise le plus souvent sur des géloses au sang (par exemple gélose trypticase soja au sang de mouton) ou, pour les espèces exigeant du NAD (comme Actinobacilluspleuropneumoniae), sur des géloses chocolat ou des géloses enrichies en NAD. L'incubation dans une atmosphère contenant 5 à 10 p. cent de dioxyde de carbone favorise le développement de Actinobacillus equuli et n'est jamais défavorable à la croissance des autres espèces. L'isolement au sein d'une flore complexe (prélèvement effectué sur les amygdales, dans la bouche, dans les cavités nasales, dans le rumen...) est délicat car la croissance des souches desActinobacillus sp. peut être masquée par le développement d'autres bactéries. Des milieux sélectifs ont été proposés pour Actinobacillus lignieresii et Actinobacilluspleuropneumoniae.
L'identification repose sur les caractères morphologiques, sur l'absence de mobilité, sur la réduction des nitrates (caractère observé pour toutes les espèces du genre Actinobacillussensu stricto), sur la présence d'une uréase (caractère observé pour toutes les espèces du genre Actinobacillus sensu stricto), sur l'absence de pouvoir indologène (caractère observé pour toutes les espèces du genre Actinobacillus sensu stricto) et sur l'absence de production de gaz lors de l'acidification du glucose (caractère observé pour toutes les espèces du genre Actinobacillus sensu stricto). Les résultats obtenus à l'aide de galeries prêtes à l'emploi devraient être contrôlées par les méthodes standardisées.
À l'exception de Actinobacillus equuli subsp. equuli, isolé chez le cheval et chez le porc, les autres espèces du genre Actinobacillus sont spécifiquement associées à une espèce animale. La nature de l'espèce infectée est donc primordiale pour le diagnostic.
Des test de PCR spécifiques, amplifiant les gènes codant pour les toxines RTX, ont été mis au point pour Actinobacillus pleuropneumoniae, Actinobacillus suis, Actinobacillusequuli subsp. equuli et Actinobacillus equuli subsp. haemolyticus. D'après Christensen et Bisgaard, le séquençage de l'ARNr 16S est particulièrement utile pour le diagnostic de Actinobacillus arthritidis, Actinobacillus genomospecies 1 etActinobacillus genomospecies 2.

Sensibilité aux antibiotiques

À la connaissance de l'auteur, aucune étude concernant la sensibilité aux antibiotiques n'a été réalisée pour Actinobacillus arthritidis et Actinobacillus genomospecies 2.
Actinobacillus equuli subsp. equuli et Actinobacillus equuli subsp. haemolyticus sont généralement sensibles à de nombreux antibiotiques : bêta-lactamines, aminosides, tétracyclines, chloramphénicol, sulfamides... Une résistance a été observée vis-à-vis de la pénicilline, de l'ampicilline, de la streptomycine, de la gentamicine, de la novobiocine, de l’oléandomycine et de l'association sulfamide-triméthoprime.
La sensibilité in vitro aux antibiotiques de Actinobacillus lignieresii et de Actinobacillus genomospecies 1 n'a pas été évaluée de manière systématique sur un grand nombre de souches. Le traitement antibiotique fait généralement appel à diverses molécules : ampicilline, association amoxicilline-acide clavulanique, chloramphénicol, streptomycine, sulfamides, association sulfamide-triméthoprime... L'iodure de sodium ou de potassium, en dépit de ses effets secondaires, est très largement utilisé pour le traitement des actinobacilloses des herbivores. In vitro, l'iodure de sodium ou de potassium a un effet bactéricide peu important sur Actinobacillus lignieresii et il agirait en limitant la formation de tissu fibreux. Par ce biais, l'iodure faciliterait également la pénétration des antibiotiques.
Pour le traitement des infections à Actinobacillus pleuropneumoniae, le choix d’un antibiotique efficace doit être basé sur les résultats de l’antibiogramme car des résistances acquises ont été notées vis-à-vis des tétracyclines, des bêta-lactamines, des sulfamides, de la gentamicine, de la streptomycine, de l’érythromycine, de la tiamuline, de la tilmicosine, de l’enrofloxacine, de la danofloxacine, du florphénicol, du thiamphénicol et du chloramphénicol (actuellement interdit en élevage). D’une manière générale on peut noter les points suivants. . Les antibiotiques les plus actifs sont les céphalosporines (à l’exception de la céphalexine), le florphénicol et les fluoroquinolones suivies par le thiamphénicol, le chloramphénicol, la colistine, la rifampicine (non commercialisé en France pour un usage vétérinaire) et la fosfomycine. . Les pénicillines, les aminosides, les tétracyclines, l’acide nalidixique, le métronidazole, les sulfamides et l’association sulfamide-triméthoprime ont une activité irrégulière. . Les macrolides (à l’exception de la tilmicosine), la vancomycine (non utilisée en antibiothérapie vétérinaire et interdite en tant qu’additif), la dapsone et la tiamuline sont pratiquement toujours inactifs. L’antibiothérapie est efficace (notamment durant la phase initiale de la maladie) mais les animaux malades consomment peu d’eau et d’aliments et il est donc indispensable d’administrer le traitement par injection. Les antibiotiques réduisent le taux de mortalité et permettent de retrouver un gain de poids normal mais ils ne suppriment pas le portage.
Actinobacillus suis est le plus souvent sensible à la pénicilline G, à l'ampicilline, à la carbénicilline, à la gentamicine, à la kanamycine, à la streptomycine, à la polymyxine B, à la tétracycline, au sulfisoxazole et à l'association sulfaméthoxazole-triméthoprime.

Prophylaxie

Comme pour toutes les infections dues à une bactérie de la famille des Pasteurellaceae, la prophylaxie sanitaire et le respect des bonnes conditions d'élevage sont essentielles.
Il n'existe pas de vaccins commerciaux permettant de prévenir les infections à Actinobacillus arthritidis, à Actinobacillus equuli, à Actinobacillus lignieresii et à Actinobacillus suis. L’ingestion du colostrum par le poulain réalise une excellente prophylaxie des infections néonatales à Actinobacillus equuli.
Il existe deux grands types de vaccins pour prévenir les infections à Actinobacillus pleuropneumoniae. . Les vaccins adjuvés faisant appel à des bactéries tuées induisent une réponse immunitaire vis-à-vis de divers constituants bactériens mais pas contre les toxines Apx. Ils permettent de réduire l’intensité des signes cliniques, le taux de mortalité, les retards de croissance, le coût des traitements mais leur efficacité est insuffisante pour prévenir l’infection. . Les vaccins sous-unités, constitués des trois toxines Apx et d’une protéine de membrane externe ou de plusieurs antigènes capsulaires, ont des avantages théoriques importants. Les résultats du terrain montrent qu'ils permettent de réduire l'intensité des signes cliniques, de réduire la sévérité des lésions, d'augmenter les performances et de réduire le coût des traitements. Expérimentalement, les résultats sont similaires mais ces vaccins n'empêchent pas toujours la colonisation des voies respiratoires par Actinobacillus pleuropneumoniae.

«La chèvre morte est un malheur pour le propriétaire de la chèvre ; mais que la tête de la chèvre soit mise dans la marmite n'est un malheur que pour la chèvre elle-même.»