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Cours de Bactériologie Médicale

BACTÉRIES ANAÉROBIES STRICTES

- Pouvez-vous expliquer le terme de bactérie anaérobie stricte ? - Comment isoler en pratique médicale une bactérie anaérobie stricte ? - Pouvez-vous indiquer les principaux tableaux cliniques d'infections à germes anaérobie stricte ? Quels sont les principaux caractères bactériologiques de Clostridium botulinum; C.tetani; C.difficile; C. perfringens et Bacteroides fragilis ?

A - GÉNÉRALITÉS

Il s'agit d'un ensemble très complexe de bactéries ayant certaines caractéristiques écologiques, biochimiques et pathologiques.

- germes commensaux très fréquents, en particulier au sein de diverses flores dont celle oropharyngée ou encore digestive comprenant de nombreuses espèces de bacilles appartenant aux groupes des Clostridium et Bacteroides.
Exemple: Présence de bacilles anaérobies stricts par microscopie à balayage au niveau de la paroi du rumen de bovin

- germes rencontrés encore au sein de flores telluriques (contamination fécale), et certains sont sporulés (Clostridium). Leur introduction chez l'homme s'effectue par effraction cutanée: taille de rosier, plaie souillée avec de la terre...

- peuvent produire de nombreux facteurs de virulence, certains étant toxinogènes.

- une autre caractéristique est leur pouvoir très gazogène (crépitation au niveau des tissus lors de multiplication):

Des études scientifiques très sérieuses ont évalué le rejet de gaz d'origine animale, participant ainsi à l'effet de serre.

- aussi cette production va s'accompagner d'une odeur nauséabonde (H₂S +....) lors de la putréfaction

- ne peuvent utiliser et vivre au contact de l'air en raison de leur déficience en certains transporteurs d'électrons (certains d'isolement difficile sont dits EOS, car extremely oxygen-sensitive. Leur culture ne pourra s'obtenir que dans certaines conditions d'incubation.

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B - PRINCIPALE CARACTÉRISTIQUE DE CULTURE

Les bactéries anaérobies strictes ne peuvent se cultiver qu'en l'absence de l'air ambiant ou de l'oxygène ce qui va nécessiter des techniques bactériologiques inhabituelles, en l'absence d'oxygène aussi bien lors du prélèvement, que de son transport puis ensuite de sa culture et/ou de son isolement. Ces contraintes techniques peuvent expliquer leur faible fréquence d'isolement dans de nombreux laboratoires

Prélèvements - transport :

• hémoculture: Lors d'hémoculture, un flacon avec et un sans oxygène est systématiquement ensemencé
  
  
• autres: Certains prélèvements seront rapidement effectués sur un écouvillon avec ensuite ensemencement au sein d'un milieu gélosé permettant le transport (TGV®) ou encore il convient d'éviter tout apport d'air dans la seringue. Puis leur acheminement sera le plus rapide possible au laboratoire.
  

Culture - Isolement :
Les contraintes déjà évoquées s'appliqueront encore en évitant le contact avec l'oxygène:

 L'incubation est normalement effectuée dans une étuve en "air ambiant" à 37°C.

Leur culture est, en général, difficile et lente (plusieurs jours), le plus souvent obtenue sur des milieux gélosés au sang avec quelquefois des aspects caractéristiques tels pigmentation noire (Prevotella melanogenica) ou colonies inscrustées (Bacteroides ureolyticus):

L'examen direct après coloration de Gram peut orienter pour certaines étiologies (coque ou bacille à Gram + ou à Gram -).
Quelques exemples:

L'identification est le plus souvent biochimique: Exemple d'une galerie d'identification (Rapid ID 32A).

L'antibiogramme montrera une sensibilité spécifique aux imidazolés (métronidazole ou MTR) et une résistance naturelle aux aminoglycosides.

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C - HABITAT

Les bactéries anaérobies strictes malgrè leur instabilité à l'oxygène sont des germes commensaux fréquemment rencontrès aussi bien chez l'homme que l'animal:

• anaérobies de la flore exogène: bacilles (Clostridium) sporulés telluriques toxinogènes qui peuvent pénètrer avec la terre par effraction (plaie, escarre) ou plus rarement par ingestion.
  
  
• anaérobies de la flore endogène (Flore de Veillon): germes commensaux des cavités naturelles (bouche, tube digestif.....)(cf flores). Ils sont des germes commensaux dominants au sein de la flore digestive, en particulier colique, de l'ordre de 10 ¹⁰ germes/gramme de selles. Leur rôle est important dans le cadre de l'effet de barrière, par exemple. Aussi lors de fragilisation des défenses immunitaires, il peut y avoir translocation, suivie d' infections putrides, voire de septicémies.
  

D - CLASSIFICATION

De très nombreuses genres et espèces ont été identifiées dont certaines sont souvent isolées comme pathogènes chez l'homme ou l'animal. Une classification simplifiée en fonction de la coloration de Gram et de la morphologie est rapportée ci-dessous:

Leur distribution chez l'homme est variable selon la localisation:

E - POUVOIR PATHOGÈNE

Variable avec divers tableaux cliniques pouvant être quelquefois très évocateurs et on aura la notion d'absence de maladie contagieuse ou épidémique, à l'exception du botulisme (même source contaminante = aliment)  

Quelques exemples:

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1 - INFECTIONS À BACTÉRIES SPORULÉES (CLOSTRIDIUM)

1 - 1 Clostridium botulinum et Botulisme (http://www.invs.sante.fr/beh/2002/14/)

Habitat : bactérie tellurique, rare (intestin des animaux) dont les spores contaminent les légumes et les fruits...... Mauvaise stérilisation de conserves familiales ou autres préparations: jambon, saucisson (abattage dans de mauvaises conditions sans diète et stress). Grande thermorésistance de la spore: 3-5 h à 100°C. Donc chauffer 10 min à 120°C (régle appliquée dans les conserves industrielles). En France, 567 cas entre 1971 et 1978. Pouvoir pathogène naturel : Rare mais maladie à déclaration obligatoire. Il s'agit d'une Intoxination ou intoxication, car la toxine est préformée dans l'aliment après germination des spores. L'incubation est courte (18 à 96 h) selon la quantité de toxine ingérée. Les signes neurologiques sont dominants avec des paralysies bilatérales et symétriques entrainant:

Il peut être retrouvé des signes digestifs dont nausées, vomissements et constipation


Diagnostic : essentiellement clinique avec un signe d'atteinte du SNC. Rechercher d'autres cas dans l'entourage immédiat ou non (>70%).

Diagnostic biologique : compte tenu de l'existence d'un aliment contaminé et de la possibilité d'observer pluiseurs cas, il convient de rechercher la toxine dans le sang des malades, dans l'aliment incriminé, voire les selles (épreuve de séro-neutralisation chez la souris). Recherche de toxine quelquefois négative mais la clinique est très évocatrice. Toxine libérée au cours de l'autolyse du germe, 6 variétés antigéniques (A, B, C, D, E, F) mais surtout A, B, E chez l'homme. Toxines puissantes (1 mg contient 20.106 doses miminales mortelles ,DDM pour la souris) qui inhibent la synthèse d'acétylcholine au niveau des synapses ou des plaques neuro-musculaires. De nature protéique (détruites par chauffage de 20 min à 100°C), sont antigéniques, donc transformables en anatoxine et neutralisables par anti-toxines (anticorps) = sérum. Pas d'antibiogramme

Traitement curatif : sérothérapie + anatoxine et anti-cholinestérasique

Traitement préventif : mesures légales pour abattage des animaux, préparation des conserves industrielles. Règles de salaison et de conservation des aliments........


1 - 2 Clostridium tetani et tétanos

Habitat : Le bacille de Nicolaer est un commensal du tube digestif d'espèces animales, mais peut être rencontér dans le sol (spore). Donc abondant dans les zones de stabulation, pacage...

Pouvoir pathogène : vaccination obligatoire en France mais près de 400 cas/an avec une mortalité de 25-50%. Germe non invasif, infection strictement limitée dans les tissus dévitalisés après introduction de spores: blessure, brûlure, cordon ombélical ligaturé, suture chirurgicale.... maladie = toxémie

Après germination de la spore, toxine excrétée dans des conditions favorisantes = anaérobiose (nécrose tissulaire), sels de calcium, germes pyogènes potentiel oxydo-réduction bas

Incubation de 4-5 jours à plusieurs semaines, la toxine gagne le SNC par voie rétrograde (tissu périneural), lymphatique ou sanguine. Par fixation sur les glangliosides de la moelle épinière et du cerveau, elle empèche la libération d'un inhibiteur des synapses des neurones moteurs, entrainant des réactions exagérées et des spasmes violents des muscles en réponse à toute stimulation. La maladie clinique commence par des spasmes musculaires et des contractures douloureuses des masseters (trismus ou rire sardonique), le sujet ne peut ouvrir la bouche.

Puis les autres muscles de la musculation volontaire sont touchés. Des contractures douloureuses plus ou mains généralisées se produisent avec un état carctéristique (opistotonos). Le malade est conscient avec une température élevée, puis il y a mort par spasme laryngé.

Diagnostic: Il est surtout clinique : contractures avec notion de blessure antérieure

Diagnostic bactériologique: recherche éventuelle du germe dans la blessure, intérêt limité. Pas d'antibiogramme

Aspect caractéristique de la bactérie sporulée

Traitement curatif: sérum antitétanique, anatoxine, pénicilline G et mesures non spécifiques (myorelaxants, sédatifs, respiration assistée).

Traitement préventif: vaccination obligatoire chez l'enfant avec anatoxine couplée avec autres vaccinations. Rappels. Nettoyage soigneux de plaies souillées de terre, débridement chirurgical lors de nécrose. Emploi préventif de la sérothérapie, légal pour toute plaie souillée avec une injection de rappel (séro-anatoxinoprévention)

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1 - 3 CLOSTRIDIA DE GANGRÈNES GAZEUSES

Définition: affection grave consécutive le plus souvent à l'introduction de terre ou de matières fécales souillées de spores de Clostridium dans la plaie: C. perfringens le plus fréquent, mais aussi C. novyi, C. septicum ... L'origine peut être endogène en raison de la présence de divers Clostridium au sein dela flore digestive.

Pouvoir pathogène naturel: Plaie contaminée (fracture ouverte, plaie utérine, escarre.....). Infection rapide en 1-3 jours avec gangrène gazeuse comprenant un phelgmon gazeux avec crépitation et nécrose, fièvre, hémolyse, syndrome toxique, choc, puis la mort survient rapidement. L'amputation est quelquefois rapidement nécessaire.

Autres infections: appendicites, entérites, syndrome septicémique d'origine puerpérale (avortement clandestin) avec ictère hémolytique et anurie.........

Diagnostic bactériologique: Il est facile et rapide à partir de prélèvements de tissus, de pus, de sérosité au niveau de la plaie, ou encore de sang, il y a de résence de grands bacilles à Gram-positif, rarement sporulés. La culture est aisée sur une gélose au sang en anaérobiose après 24 h d'incubation à 37°C. Ce germe est hémolytique, protéolytique et très gazogène.

Hémoculture anaérobie positive à C. perfringens

Toxine: exotoxine protéique (lécithinase) qui décompose la lécithine, constituant des membranes cellulaires.

Autres facteurs: désoxyribonucléase, hyluronidase, collagénase favorisant l'extension de l'infection.

Traitement - antibiogramme: débridement des plaies souillées, excision des tissus nécrosés; pénicillines et imidazoles+ Réanimation


1 - 4 AUTRE CLOSTRIDIUM : Clostridium difficile

Après administration prolongée d'antibiotique dont la clindamycine, les céphalosporines, le cotrimoxazole....., la sélection dans les selles d'une espèce naturellement présente (C. difficile) ayant une résistance naturelle à de nombreux antibiotiques dont les ß-lactamines et les aminoglycosides peut être suivie de signes de colite pseudomembraneuse par prolifération dans le colon et production de toxines (entérotoxine et cytotoxine). L'évolution peut être mortelle. Sa découverte chez des malades chirurgicaux ainsi que chez le sujet séropositif pour le VIH en fait un opportuniste, quelquefois responsable d' infections nosocomiales. La transmission est assurée par les mains du personnel soignant ou enocre un thermomètre insuffisamment décontaminé.

Le diagnostic bactériologique s'effectue à partir de selles soit sur la recherche de la bactérie (milieu sélectif), soit sur la recherche d'un effet cytopathogène (toxines) en culture cellulaire ou par un moyen immunologique.

Le traitement fait appel aux imidazolés (métronidazole) ou aux glycopeptides (vancomycine per os).

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2 - INFECTIONS A BACTÉRIES ANAÉROBIES NON SPORULÉES OU ENDOGÈNES

De nombreuses autres groupes ou espèces sont des germes commensaux des flores (bucco-pharyngée, digestive), qui peut être pathogènes dans certaines circonstances. Ces bactéries de type bacille fusiforme ou non, coque ou spirochète, à Gram-positif oet à Gram-négatif non sporulées sont pathogènes uniquement par leur virulence. Les circonstances favorisates sont liés à un traumatisme, un trouble nutritionnel, un déficit immunitaire ou une infection conjointe.Types d'infections sont ainsi individualisées:

2 - 1 Angine fuso-spirochétienne de Vincent ou Angine ulcéro-nécrotique accompagnée d'une fièvre élevée et d'une réaction ganglionnaire de voisinage. Le diagnostic est bactérioscopique avec la présence d'une bactérie de type Fusobacterium fet d'une bactérie de type spirochète. Le traitement de cette angine est simple à base de pénicilline G.

Examen de gorge et examen direct après coloration de Gram (X 1000)

2 - 2 Suppurations diverses

. Suppurations bucco-dentaires: les abcès dentaires sont douloureux, car polymicrobiens et distendus par la production de gaz.

. Suppurations pulmonaires: consécutives à l'inondation du poumon, suite à des régurgitations gastriques avec l'acide chlorhydrique et une flore bactérienne mixte, notamment de Bacteroides, fusiformes, spirochètes etc ... La multiplication est favorisée par la nécrose, donc l'anaérobiose, provoquée par l'acide chlorhydrique. Parmi les complications, à noter les pleurésies purulentes.

. Suppurations digestives: consécutives à des perforations spontanées ou à des traumatismes accidentels ou chirurgicaux introduisant alors des bactéries intestinales dans la cavité péritonéale ou dans les tissus pelviens. Les Bacteroides du groupe fragilis prédominent, car représentant 80 à 90 % de la flore digestive et naturellement résistant à de nombreux antibiotiques dont les pénicillines. A noter les infections biliaires, les abcès hépatiques, les appendicites

. Septicémies dans le cadre d'une complication

Leur diagnostic est d'abord clinique, quelquefois bactérioscopique, voire bactériologique: Le prélèvement selon le type d'infection peut présenter une odeur fétide caractéristique montrant à la coloration de Gram, un aspect protéiforme à Gram-positf et à Gram-négatif (flore de type anaérobie dite flore endogène de Veillon).

Exemple : Aspect macroscopique d'un liquide pleural

La culture en anaérobiose est positive après plusieurs jours d'incubation à 37°C. Elle est d'un intérêt limité, car ne seront isolées que les expèces de culture facile (hors EOS). L'identification est biochimique par utilisation de galeries commerciales. Les espèces ou genres habituellement identifiés sont : Clostridium perfringens, Peptostreptococcus, Veillonella, Bacteroides du groupe fragilis, Fusobacterium ou encore Prevotella et Porphyromonas...

 Le traitement sera débuté sans attendre en ayant recours aux antibiotiques des familles suivantes:

• ß-lactamines avec inhibiteur de ß-lactamase tel amoxicilline-acide clavulanique
  
  
• imidazolés dont le métronidazole
  
  
• glycocopeptides : vancomycine par exemple (C.difficile)
  
  
• lincosamides avec la lincomycine ou la clindamycine
  
  
• co-trimoxazole (Actinomyces israelii)
  

La sensibilité aux antibiotiques varie beaucoup selon l'espèce ou le groupe bactérien tel les Fusobacterium très sensibles aux ß-lactamines dont la pénicilline G et les Bacteroides du groupe fragilis résistants à diverses ß-lactamines en l'absence d'association avec des inhibiteurs de ß-lactamase : amoxicilline seule (AMX), + ac.clavulanique (AMC), pipéracilline seule (PIP) + tazobactam (PTZ), céfoxitine (FOX).

. Il conviendra de retenir la résistance naturelle à certains antibiotiques dont les aminoglycosides ou encore les céphalosporines (C. difficile).


Ce cours a été préparé par le Professeur L. DUBREUIL (Faculté de Pharmacie - Lille) et le Professeur A. PHILIPPON (Faculté de Médecine COCHIN-PORT-ROYAL, PARIS V)

Quelques adresses:

http://pharmacie.univ-lille2.fr/recherche/labos/Bacteriologie

http://www.bacterio.cict.fr

http://www.emedicine.com/MED/topic3412.htm

http://www.medinfo.ufl.edu/year2/mmid/bms5300/bugs/closper.html

http://borg.med.ecu.edu/~webpage/bacteroides.html

http://gsbs.utmb.edu/microbook/ch020.html

Certains clichés ont été empruntés de l'excellent ouvrage publié en 1996 et distribué par les laboratoires SmithKlineBeecham

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