Staphylococcus aureus

Le staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) est l'espèce la plus pathogène du genre Staphylococcus. Elle est responsable d'intoxications alimentaires, d'infections localisées suppurées et, dans certains cas extrêmes, de septicémies physiques (greffe, prothèses cardiaques). S. aureus se présente comme un coque en amas (grappes de raisin), Gram positif et catalase positif.

L'espèce S. aureus est commensale de l'homme (50 % des individus sont porteurs de S. aureus dans la partie antérieure du nez et parfois au périnée). L'espèce se révèle être pathogène opportuniste dans certains emplacements ou dans certaines circonstances. C'est un germe

ubiquitaire qui possède une bonne résistance aux mécanismes d'épuration naturels (oxydation, dessiccation, ce qui explique sa transmission directe mais aussi indirecte).

commensal  : S. aureus est retrouvé chez 15 à 30 % des individus sains au niveau des fosses nasales et de la gorge. Il est également retrouvé en faible quantité dans le tube digestif et souvent au niveau du périnée. À partir du rhinopharynx, la bactérie est disséminée sur la peau du visage et des mains par aérosols.

pathogène  : S. aureus possède des pouvoirs pathogènes, notamment un pouvoir invasif, capacité à se multiplier et à se disséminer dans l'organisme (voir septicémie) et un pouvoir toxique, capacité d'élaboration d'une toxine par la bactérie qui exerce à la fois des propriétés toxiques et antigéniques chez l'hôte.

Le S. aureus possède une grande capacité à donner des mutants résistants aux antibiotiques. De ce fait, il partage avec le bacille pyocyanique le premier rôle dans les infections hospitalières.

Pouvoir pathogène[modifier]

Son pouvoir pathogène résulte de plusieurs sécrétions particulières :

des enzymes : coagulase, fibrinolysine, phosphatase, hyaluronidase, désoxyribonucléase, protéase, qui, du fait des lésions qu'elles provoquent sur les barrières de l'organisme (les tissus), lui confèrent son pouvoir invasif.

des toxines : entérotoxines (chez certaines souches), staphylolysines et leucocidines lui confèrent son pouvoir toxique.

Certains constituants de S. aureus exercent un chimiotactisme sur les leucocytes, mais les enzymes sécrétées par la bactérie vont détruire les leucocytes et créer, dans la structure du derme et des muqueuses, des lésions visibles qui favorisent une multiplication et une diffusion dans l'organisme à partir de ces poches qui les protègent des réactions immunitaires du corps.

Les infections cutanées de S. aureus s'accompagnent donc d'une production abondante et localisée de pus résultant de la destruction des cellules phagocytaires et des cellules environnantes.

Tout ceci se traduit par :

des infections cutanées suppuratives c'est-à-dire avec production de pus (formes les plus fréquentes) : furoncles, anthrax (voir dermatologie, rien à voir avec la maladie du charbon due à Bacillus anthracis.), panaris, folliculite, sycosis (en association avec un trichophyton), cellulite, érysipèle, suppurations de plaies, pemphigus néonatal, impétigo (en association avec des streptocoques), mammites (chez la vache).

des myosites aiguës (surtout en région tropicale) des otites et sinusites. (remarque : S. aureus n'est pas le principal germe responsable

de ces pathologies.) des infections de différents viscères : infections de l'appareil respiratoire : pneumonies

(surtout comme complications de grippe), endocardite (en particulier chez les patients porteurs de prothèses cardiaques), infections urinaires, phlébites, certains types d'entérite, méningites (même remarque que pour otites et sinusites).

infection des os : ostéomyélites (S.aureus est reconnu responsable dans 90 % des cas).

Les infections généralisées[modifier]

Si un patient n'est pas traité suffisamment tôt et (dans la plupart des cas) est immunodéprimé, il peut se produire une septicémie, c'est-à-dire une entrée et une multiplication de la bactérie dans la circulation sanguine. Dans ce cas, l'individu doit être traité dans les plus brefs délais à de fortes doses d'antibiotiques en milieu hospitalier sous la surveillance continue de professionnels de la santé. La septicémie est une infection grave qui peut être mortelle

La conservation de la viande tranchée dans des lieux non-réfrigérés comporte un risque important de toxi-infection. Il en va de même pour les sandwichs, salades, pâtisseries, etc.

Les intoxications alimentaires sont dues à une entérotoxine produite dans l’aliment ingéré (souvent des aliments à risque de contamination comme la viande, crème glacée…). La toxine est responsable de troubles importants de la digestion. Ceux-ci se manifestant en deux à quatre heures après ingestion de la toxine par de violents vomissements accompagnés le plus généralement par des nausées, diarrhées et maux de tête, rarement de fièvres. Mais l’intoxication à S. aureus n’est en général pas mortelle pour un individu en bonne santé et bien nourri. Elle guérit presque spontanément dans les 24 heures suivant l’apparition des symptômes.

En bactériologie alimentaire, l’apparition d’une intoxication à S. aureus suppose plusieurs conditions :

La contamination de l’aliment : elle est presque exclusivement due à une mauvaise manipulation de l’aliment par des porteurs sains (ou plus rarement par des individus en incubation car les symptômes apparaissent vite) ne respectant pas les exigences d’hygiène.

Une mauvaise conservation : certains aliments dits sensibles contiennent une quantité négligeable de S. aureus mais une mauvaise conservation comme une décongélation-recongélation ou exposition prolongée à une température ambiante favorise la multiplication des micro-organismes.

Présence d’une entérotoxine dans l’aliment : certaines souches de S. aureus sont capables de sécréter une entérotoxine qui, à elle seule, même en absence de corps végétatifs (bactérie vivante), peut provoquer une intoxication alimentaire, car les

entérotoxines sont dites thermostables et résistent à de hautes températures de traitement, au-delà de ce que peut supporter la bactérie elle-même, sans être dénaturées.

Caractères bactériologiques[modifier]

Morphologie microscopique[modifier]

Aspect : ce sont des coques gram positif arrondis d’environ 1 µm de diamètre, immobile, dépourvus de spores et de capsules.

Groupement : ils apparaissent le plus souvent en amas dit « grappes de raisin ». Cependant ils peuvent également être isolés, par paires ou en très courte chaîne.

Aspect des colonies[modifier]

Les S. aureus forment en aérobiose des colonies crémeuses, pigmentées (typiquement jaune d’or), qui tournent autour de 4 mm de diamètre et opaques.

Culture[modifier]

Condition de culture[modifier]

S. aureus est une bactérie anaérobie facultative préférentielle, et se développe bien sur les milieux minimum (milieux de bases). C'est une bactérie mésophile (37 °C de croissance optimal), neutrophile (pH 7 optimal) et halophile (se développe à de fortes concentrations de NaCl). Elle est aussi relativement résistante aux inhibiteurs bactériens comme le cristal violet et le tellurite de potassium. S. aureus possède aussi de nombreuses résistances aux antibiotiques qui varient selon les souches.

Résistance aux antibiotiques[modifier]

Staphylococcus aureus est souvent associé aux germes multirésistants aux antibiotiques. En réalité, cela concerne seulement certaines souches et non directement l’espèce S.aureus. Malheureusement, du fait de leur caractère multirésistant et de l’usage massif d’antibiotiques, ces souches ont été artificiellement sélectionnées par l’homme et finissent par prédominer sur les autres.

Le milieu hospitalier étant l’endroit idéal pour cette sélection non-désirée où S. aureus est reconnu responsable de nombreuses infections nosocomiales.

Certaines souches multirésistantes sont devenues très problématiques ; parmi celles-ci on distinguera :

le SARM (Staphylococcus aureus résistant à la méticilline) qui est devenue (en France) l’une des souches multirésistantes les plus répandues en milieu hospitalier, les béta-lactamines sont inefficaces sur lui : les concentrations minimales inhibitrices ayant largement dépassé le seuil toxique.

mais aussi, et plus récemment, le SARV : souche de Staphylococcus aureus résistant à la vancomycine.

Milieux d'isolement utilisés[modifier]

Milieu non sélectif : o Gélose nutritive ,o Gélose Trypticase soja (milieu gélose au sang),o Gélose BCP (BromoCrésol Pourpre, on peut y ajouter du lactose),o Gélose CLED (Bleu de Bromothymol, possibilité de lire le caractère lactose et

faire une lecture macroscopique).

Milieu sélectif : o Gélose Chapman ,o Gélose Baird Parker .

Caractères biochimiques de S. aureus

G X50 000 (MET technique par cryofracture)S.aureus formant une capsule de fibrine qui le protège du système immunitaire d’une vache.

S. aureus possède les caractéristiques du genre Staphylococcus :

il possède une catalase (qui va décomposer l’eau oxygénée H2O2) à la différence des streptocoques qui n’en possèdent pas, de même que les aérocoques (germes non pathogènes mais qui peuvent poser un problème pour le diagnostic différentiel des S. aureus).

Absence d’une oxydase. Il fermente le glucose sans gaz, de même que les streptocoques et les aérocoques.

Mais S. aureus possède bien d’autres caractéristiques biochimiques, propres à l’espèce, notamment :

présence d’une coagulase libre ou staphylocoagulase. Récepteur au fibrinogène (RF). Protéine A . Thermonucléase ou DNAse thermostable. Dégrade le mannitol sur la gélose Chapman.

La coagulase libre ou staphylocoagulase est une exoenzyme capable de coaguler le plasma sanguin humain en catalysant la transformation du fibrinogène en fibrine (voir coagulation), ce qui lui permet de créer un caillot qui délimite un foyer infectieux où les germes sont à l’abri du système immunitaire et peuvent se multiplier pour coloniser le reste de l’organisme par voie sanguine.

Plus d'une centaine d'ARN régulateurs répriment l'expression de certains gènes, déjouant ainsi certaines défenses immunitaires de l'organisme infecté. Cette molécule d'ARN pourrait constituer un marqueur précoce d'infections à staphylocoque1.

La thermonucléase est une enzyme de catalyse des acides désoxyribonucléiques (ADN) en polynucléotides et nucléotides. Elle est mise en évidence par l’utilisation d’une gélose DNA au bleu de toluidine.

Le récepteur au fibrinogène permet au S. aureus de s’agglutiner sur le fibrinogène plasmatique pour se créer une protection de fibrine et devenir invisible au système immunitaire.

La protéine A est une protéine membranaire caractéristique de S. aureus. Elle se fixe aux anticorps par leur fraction Fc. Cette protéine est recherchée par agglutination avec des anticorps pour l’identification de S. aureus, ce n’est pas un sérotypage.

Enfin on recherche aussi l’utilisation de nombreux oses, osides et alcools pour l’identification de S. aureus en utilisant notamment des microgaleries types API staph® ou en macrogalerie équivalente.

Diagnostic différentiel entre staphylocoque pathogène ou non[modifier]

1) Critères d’orientation.

a) Examen microscopique

En principe, le S. reusa est plus petit que le S. salbus Cependant :

la différence est assez subtile surtout si l’on n’a pas de comparaison possible cette différence n’est valable que si le germe a poussé sur une culture solide lors de la

periode de contamination

b) Pigmentation de la colonie

S. pyogenes (aureus) : jaune doré spongieux S. epidermidis : jaune blanc fin

Cette différence a peu de valeur car elle est difficile à voir surtout si la culture est jeune et, de plus, il existe des exceptions.

On peut exalter la coloration en ajoutant du lactose au milieu de culture (les milieux contenant du lactose donnent de meilleures pigmentations : ainsi le S. aureus est beaucoup plus jaune) ; de même, une température inférieure à 37 °C favorise également la pigmentation. Cependant ces deux facteurs favorisants ne sont pas exploités en routine.

2) Critères principaux = coagulase - phosphatase - DNase

Le S. aureus possèdent en principe ces 3 facteurs à la fois. Le S. albus possède rarement une phosphatase ou une DNase et, en tout cas, ne

possède jamais les 2 à la fois. De plus, il ne possède jamais de coagulase.

En principe, la coagulase est un critère nécessaire et suffisant en soi : en présence de coagulase +, il s’agit d’un S. aureus donc pathogène ; cependant si la coagulase est -, il ne s’agit pas nécessairement d’un S. non pathogène car un petit nombre de S. pathogènes

(aureus) peuvent avoir perdu leur coagulase. Si bien que si la coagulase est -, on recherchera la phosphatase et la DNase : si les 2 enzymes sont présentes en même temps, il s’agit bien d’un S. aureus. N.B. Les S. blancs entérotoxigènes possèdent une phosphatase (c’est important pour la bactériologie alimentaire).

Remarque sur la coagulase : la coagulase représente un double facteur, elle peut donc être recherchée par deux techniques différentes. Il y a la coagulase libre qui est la « vraie » coagulase et la coagulase liée (ou clumping factor) adhérent au corps microbien. La coagulase sécrétée (vraie) doit se rechercher en tube : sa recherche demande donc beaucoup plus de temps et de précautions que celle du clumping factor qui se recherche par un test sur lame qui, s’il est positif, doit donner de gros agglutinats en quelques secondes (une agglutination après quelques minutes peut provenir d’une autre chose que la coagulase ---> ne pas en tenir compte).

Les laboratoires de bactériologie ont tendance à réaliser deux tests en association pour limiter le nombre de faux négatifs. Ainsi on procède souvent à la réalisation d’un test d’agglutination pour recherche de la protéine A et du récepteur au fibrinogène RF (5 % de faux négatifs) et d'un test « coagulase » avec du plasma de lapin.

Espèces appartenant au genre Staphylococcus[modifier]

S. afermentansS. aureusS. auricularisS. capitisS. capraeS. epidermidisS. felisS. haemolyticusS. hominisS. hyicusS. intermediusS. lugdunensisS. pettenkoferiS. saprophyticusS. schleiferiS. simulansS. vitulusS. warneriS. xylosus

Streptocoques

Les streptocoques (le genre Streptococcus) regroupent un vaste ensemble de microorganismes ubiquitaires et qui comprend de nombreuses espèces. En raison de leur nombre, on distingue les espèces pathogènes des espèces commensales et saprophytes.

Le genre Streptococcus est souvent associé au genre Leuconostoc car leurs caractéristiques sont très proches et difficilement différentiables encore aujourd’hui

Écologie[modifier]

Les espèces saprophytes[modifier]

Parmi les Streptococcus saprophytes, les streptocoques lactiques sont les plus nombreux. Présents dans l’environnement et sur les canaux galactophores de mammifères, ils se retrouvent notamment dans le lait. Ils sont utilisés en industrie laitière et en fromagerie, et dans pratiquement toutes les industries de transformation du lait. Les espèces les plus couramment rencontrées sont :

Streptococcus lactis , Streptococcus cremoris et Streptococcus diacetylactis ; ces trois espèces sont regroupées sous l’appellation de Lactococcus lactis. Leur action modifie les qualités organoleptiques du lait : ce sont des agents « d’affinage » ou « d’altération » suivant l’appréciation humaine des conséquences qu’ils ont sur le lait.

Streptococcus thermophilus (ou Streptococcus salivarius thermophilus) sert principalement à la fabrication de yaourts (en association avec d’autres Lactobacillus).

Les espèces commensales[modifier]

Les streptocoques font partie de diverses flores commensales de l’homme et des animaux :

au niveau de la bouche et de l’oropharynx : Streptococcus salivarius, Streptococcus mitis, Streptococcus sanguis, Streptococcus milleri...

au niveau de l’intestin : les entérocoques qui constituent 10 % de la flore aérobie de l’intestin. Ils sont recherchés comme témoins d’une contamination fécale éventuelle de l’eau et/ou des aliments.

Ils ne sont désormais plus considérés comme des streptocoques, mais comme un groupe à part entière.

Les espèces pathogènes[modifier]

Le pouvoir pathogène des Streptococcus se limite à certaines espèces et dépend énormément de cette dernière.

Le Streptococcus pyogenes, du groupe A de Lancefield, est à l’origine d'une forme minoritaire d’angines rouges (la majorité est d'origine virale), d’infections cutanées (impétigo), d’abcès, d’infections broncho-pulmonaires... Les angines à streptocoque A peuvent être associées à la scarlatine : elles peuvent également évoluer vers des

complications comme le rhumatisme articulaire aigu (RAA) si la maladie n’a pas été traitée étant jeune.

Le Streptococcus agalactiae, du groupe B de Lancefield, est responsable d’infections chez le nouveau-né (méningites, septicémies) et parfois d’infections vaginales et urinaires. En pathologie vétérinaire, Streptococcus agalactiae est reconnu responsable de mammites chez la vache et peut alors se retrouver dans le lait en quantité anormale.

Le Streptococcus pneumoniae (ou pneumocoque) est un des principaux responsables de mortalité d’origine infectieuse dans les pays industrialisés. Il est aussi fréquemment responsable d’otites et de sinusites qui peuvent évoluer vers des formes de méningites purulentes. Le pneumocoque est particulièrement dangereux pour les personnes âgées, les nourrissons et nouveau-nés chez lesquels il provoque des infections broncho-pulmonaires débouchant sur des complications de la respiration parfois fatales.

Remarque :

Beaucoup d’individus sont « porteurs sains » et hébergent des streptocoques pathogènes sans présenter les signes de la maladie. Ainsi près de 50 % des individus sont porteurs sains de Streptococcus pneumoniae dans leur rhinopharynx et 30 à 50 % des femmes sont porteuses de streptocoques du groupe B dans leur cavité vaginale.

Caractères bactériologiques[modifier]

Caractères microscopiques[modifier]

Ce sont des coques gram positifs de 0,5 à 1 µm de diamètre, présentant un groupement typique en diplocoques (deux coques) ou en chaînettes de longueur variable, immobiles, dépourvus de spores et rarement capsulés.

Les caractères microscopiques peuvent légèrement varier suivant les espèces et tout particulièrement Streptococcus pneumoniae qui se différencie par le regroupement en diplocoques capsulés.

Caractères macroscopiques et de culture[modifier]

Condition de culture[modifier]

Aéro-anaérobie facultatifs, ils se développent aussi bien en absence d’oxygène qu’avec. Ils sont en revanche sensibles aux conditions de culture, notamment de température et pH. Les Streptococcus sont mésophiles (ils ont une température optimale de 37 °C) et neutrophiles (pH 7 et milieu acide très mal toléré en particulier).

Le genre Streptococcus étant très étendu il existe des exceptions. C’est le cas de Streptococcus thermophilus qui prolifère à des températures proches de 45 °C.

Ce sont des germes exigeants : ils demandent des milieux enrichis en nutriments. Toutefois Streptococcus se cultive sur des milieux ordinaires mais s’y développe peu excepté pour les streptocoques fécaux.

Milieux de culture[modifier]

Milieux non sélectifs : o bouillon glucosé tamponné  ;o bouillon cœur-cervelle  ;o milieu Todd-Hewitt  ;o milieu Tryptone-sel  ;o milieu Trypticase-soja  ;o milieu Columbia au sang frais.

Milieux sélectifs : o gélose au sang (sang de mouton + azide) ;o gélose Columbia + ANC (acide nalidixique et colimycine) ;o gélose BEA (bile-esculine-azide) sélectif des streptocoques du groupe D) ;o gélose Slanetz (mise en évidence des Streptococcus faecalis).

Caractéristiques de la culture[modifier]

Aspect en bouillon : trouble souvent peu homogène (présence de coagulats). Aspect sur gélose ordinaire : petites colonies translucides aux diamètres variables. Sur gélose au sang la présence de colonies de certains streptocoques se traduit par un

halo  : c’est le caractère hémolytique (deux types : alpha : halo verdâtre parce qu'ils transforment l'hémoglobine en biliverdine et bêta : halo clair résultant de la lyse totale des globules rouges).

Caractéristiques biochimiques[modifier]

L’activité métabolique des streptocoques varie, mais toutes les espèces se caractérisent par l’absence de catalase et l’utilisation de la voie fermentaire pour la dégradation de certains glucides sans production de gaz.

Caractère antigénique[modifier]

Le sérotypage a une importance capitale dans le classement des Streptococcus, la plupart des antigènes recherchés sont des antigènes de paroi (notamment le polyoside C qui est l’antigène de groupe des streptocoques).

Mais des antigènes de capsule sont aussi recherchés principalement pour l’identification de Streptococcus pneumoniae.

Groupement des Streptococcus[modifier]

Les streptocoques groupables sont classés en 18 groupes antigéniques désignés par des lettres majuscules : de A à H et de K à T (certains groupes comportent une seule espèce).

Les streptocoques non groupables sont principalement : o Les streptocoques commensaux de la flore oro-pharyngée ou streptocoque

viridans = streptocoque alpha hémolytique  .o Les pneumocoques : Streptococcus pneumoniae.

Espèces appartenant au genre Streptococcus[modifier]

Streptococcus agalactiae Streptococcus anginosus Streptococcus constellatus Streptococcus intermedius Streptococcus uberis Streptococcus mitis Streptococcus pneumoniae Streptococcus pyogenes Streptococcus salivarius Streptococcus sanguis Streptococcus thermophilus

Streptococcus milleri est le groupe correspondant à Streptococcus anginosus, Streptococcus constellatus et Streptococcus intermedius.

Les anciens noms suivants ne désignent plus des espèces du genre Streptococcus :

Streptococcus lactis , renommé Lactococcus lactis sous-espèce lactis Streptococcus diacetylactis , renommé Lactococcus lactis sous-espèce lactis biovar.

diacetylactis Streptococcus cremoris , renommé Lactococcus lactis sous-espèce cremor La première subdivision de cette espèce, dont d'innombrables variétés, est basée sur

leur comportement sur la gélose au sang, Les Gram positif Le genre Leuconostoc Premier séquençage d’une bactérie du yaourt   : Streptococcus thermophilus - Nature

Biotechnology, décembre 2004

Streptocoques pathogènes chez l'homme[modifier]

Écologie, rôles pathogènes et épidémiologie[modifier]

Les streptocoques font partie de la flore commensale normale de la bouche et du rhinopharynx. Des variétés non pathogènes sont aussi répandues dans les produits laitiers et jouent des rôles importants dans l'industrie fromagère.

La première subdivision de cette espèce, dont existent d'innombrables variétés, est établie selon leur comportement sur la gélose au sang, qui permet de distinguer les streptocoques alpha-hémolytiques, bêta-hémolytiques et gamma-hémolytiques. En fait, seuls les bêta-hémolytiques constituent le groupe des streptocoques hémolytiques parce que leurs colonies sont entourées d'un halo clair résultant de la lyse totale des globules rouges sur un milieu au sang de mouton. Les streptocoques alpha-hémolytiques, transformant l'hémoglobine (Hb) en biliverdine, leurs colonies sont entourées d'un halo verdâtre, d'où leur nom courant de streptococcus viridans. Les streptocoques gamma-hémolytiques enfin ne produisent aucune modification et sont donc en réalité non hémolytiques.

Les streptocoques alpha et gamma-hémolytiques sont ceux que l'on trouve dans la bouche, l'arrière-nez et la gorge de tout le monde et sont donc des commensaux normaux. Si toutefois ils sont introduits dans le sang, ce qui est quasi inévitable lors des extractions dentaires et

amygdalectomies, ils peuvent s'implanter au niveau des valvules cardiaques, surtout si celles-ci sont préalablement lésées (malformations congénitales du cœur ou séquelles de rhumatisme articulaire aigu (RAA). C'est l'origine de l'endocardite subaiguë (maladie d'Osler). Certaines variétés de ces streptocoques buccaux interviennent dans la genèse des caries dentaires. Certaines variétés (Streptococcus mutans) transforment les sucres en dextrans, substances gélatineuses qui collent aux dents. Des bacilles lactiques, aussi commensaux normaux de la bouche, peuvent prospérer dans ce dextran et l'acidité qu'ils produisent attaque l'émail dentaire.

Les streptocoques bêta-hémolytiques ne sont pas présents en règle générale, mais de 5 à 10 % d'individus normaux, surtout chez les enfants, peuvent être porteurs de germes et le rester longtemps (plus ou moins 2 ans), ce qui explique l'assez longue durée et la persistance des épidémies. Leur rôle pathogène consiste en des infections primaires et leurs complications éventuelles.

Infections primaires[modifier]

Angines[modifier]

Ce sont de loin les plus fréquentes conséquences des streptocoques hémolytiques. Environ 45% des angines rouges et pultacées sont dues à ces streptocoques (l'étiologie des autres angines est virale dans 45% des cas, celle des 10 % restant est due à des germes divers: diphtérie, staphylocoques, haemophilus, association fuso-spirillaire de Vincent, monilias et mycoplasmas).

Infections cutanées[modifier]

L'érysipèle est une infection cutanée rapidement extensible, fébrile.

Les cellulites sous-cutanées s'étendent le long des vaisseaux lymphatiques, au départ d'une plaie infectée.

L'impétigo est une affection où le streptocoque est généralement associé à un staphylocoque, ce qui donne à cette infection un caractère purulent que n'ont pas les deux précédentes.

La fièvre puerpérale[modifier]

Aussi appelée endométrite de la femme en couches. À noter que les streptocoques hémolytiques (surtout de type B) peuvent être isolés de la flore vaginale chez 1 à 3 % des femmes.

Complications infectieuses, toxiques ou allergiques[modifier]

Infectieuses[modifier]

Les otites et sinusites représentent 40 à 50 % des cas, les autres pouvant être dues à des pneumocoques, haemophilus, klebsiellas, etc.).

Les bronchopneumonies sont relativement rares, sauf après grippe ou rougeole.

Les septicémies existent surtout dans la fièvre puerpérale.

Toxiques[modifier]

Scarlatine

Allergiques[modifier]

Ce sont des affections post-streptococciques, survenant 15 à 25 jours après l'infection primaire, le streptocoque causal pouvant même avoir disparu.

Rhumatisme articulaire aigu (RAA)[modifier]

Le RAA survient au décours d'environ 1 % des infections par le streptocoque bêta-hémolytique de type A. Mais, fait important, lorsqu'un individu a eu une atteinte de RAA, il aura 50 % de chances d'en refaire s'il subit une nouvelle infection streptococcique. De plus, la proportion d'atteintes cardiaques et leur gravité augmentent au cours des rechutes. C'est la raison pour laquelle tout convalescent de RAA doit subir une chimioprophylaxie (sulfamidés ou de préférence pénicilline orale tous les jours ou, mieux, pénicilline retard intramusculaire une fois par mois pendant un minimum de cinq ans et au moins jusqu'à l'âge de 18 ans.

Les hypothèses pathogèniques sont les suivantes:

Hypersensibilité à des produits d'origine streptococcique, antigènes (Ag) de leur membrane cytoplasmique. On remarque en effet chez ces patients des taux plus élevé d'anticorps (Ac) contre les antigènes streptococciques (notamment antistreptolysines) que chez les convalescents d'angines sans RAA.

Auto-immunité : une certaine parenté antigénique existerait entre un antigène de streptocoques de type A et un antigène trouvé dans les membranes synoviales et le muscle cardiaque: ces organes seraient dès lors lésés par l'anticorps élaboré lors de l'infection streptococcique (« pseudo-auto-antigène »).

Production par les streptocoques d'une "cardiotoxine".

Glomérulonéphrite aiguë (GNA)[modifier]

La fréquence de cette complication est variable: nulle dans la majorité des épidémies, elle peut atteindre 10 % dans certaines d'entre elles. Ceci est dû au fait que seuls certains types de streptocoques sont « néphritogènes » : surtout les types A 12 et A 49 (qui se rencontrent surtout dans les streptococcies cutanées) et plus rarement les types A 4, A 25 et A 55. La GNA est aussi moins récidivante que le RAA.

L'auto-immunité est aussi invoquée comme mécanisme possible, basée cette fois sur une similitude entre entre un antigène du streptocoque A 12 et un antigène de la membrane basale des glomérules rénaux. Mais une autre hypothèse pathogènique est plus souvent invoquée: un complexe antigène streptococcique avec l'anticorps correspondant s'adsorbe facilement sur les cellules des membranes glomérulaires, entraînant avec lui du complément (ce qui explique la

chute du complément sérique au cours de la GNA). Ces différents éléments (antigène streptococcique, immunoglobuline et complément) ont été retrouvés par immunofluorescence au niveau des glomérules atteints.

Érythème noueux[modifier]

Complication apparemment allergique, relativement rare, pouvant résulter par ordre de fréquence, d'une streptococcie (plus ou moins 50 % des érythèmes noueux), d'une sarcoïdose, d'une tuberculose, d'une pasteurellose.

Épidémiologie[modifier]

Moins résistants dans le milieu extérieur que les staphylocoques, les streptocoques sont surtout disséminés par les particules de salive des malades et porteurs sains (rarement par des aliments contaminés). Ils sont par ailleurs restés généralement bien sensibles aux antibiotiques, et ne jouent dès lors que peu de rôle dans les infections hospitalières (où ils furent autrefois florissants, surtout dans les services de gynécologie et obstétrique). Mais si les portes d'entrée cutanées et génitales ont beaucoup diminué, les angines par contre ont gardé toute leur importance, en milieu scolaire surtout.

Propriétés bactériologiques[modifier]

Morphologie[modifier]

Petits cocci de 0,5 à 1,0 micron, immobiles, rondes ou ovalaires, disposés en chaînettes (généralement plus longues et plus typiques dans les préparations faites à partir de milieux liquides). Ils n'ont généralement pas de capsule visible.

Culture[modifier]

Les streptocoques sont aérobies - anaérobies, mais la majorité des souches pousse mieux en anaérobiose relative ou en atmosphère enrichie en CO2 (10 %). Quelques souches peuvent être anaérobies strictes (surtout celles que l'on trouve dans les abcès profonds, pulmonaires par exemple).

Quoique sans exigences nutritives particulières, ils croissent beaucoup mieux et plus vite sur des milieux enrichis de produits organiques (sang de cheval ou de mouton).

Catalase - (différenciation des staphylocoques)

L'aspect en bouillon est celui d'un dépôt finement granuleux tandis que, sur gélose, les streptocoques forment de petites colonies (de plus ou moins un mm) rondes et transparentes alpha, bêta ou gamma-hémolytiques sur gélose au sang.

Antigènes[modifier]

La paroi des streptocoques possède 2 principaux antigènes:

1) Un antigène polysaccharidique "C" est présent sur la paroi et c'est sur celui-ci que se base la classification de Lancefield qui divise, d'après cet antigène, les streptocoques bêta-

hémolytiques en type A, B, C, etc... jusqu'à R. Presque toutes les infections épidémiques sont dues au type A. Le type B, fréquent chez les bovidés, se rencontre chez l'homme dans les infections génitales (et peut, par le vagin, infecter le nouveau-né: méningites néo-natales). Le type C est fréquent chez le cheval (gourme). Le type D représente en fait les entérocoques qui seront étudiés séparément. Les types ultérieurs existent chez des animaux divers et dans les produits laitiers.

La détermination du type de Lancefield peut se faire par précipitation d'un extrait de culture au contact de l'anticorps spécifique (préparé chez le lapin) ou par immunofluorescence. Comme seul le type A est sensible à la bacitracine, l'ajout à la culture sur gélose d'un disque contenant 1 ou 2 unités de cet antibiotique permet de classer sommairement les souches en A et "non-A" (méthode de Maxted).

2) Un antigène protéique "M" permet de subdiviser les souches A en une cinquantaine de types selon la classification de Griffith : A 1, A 2, ..... A 12 ..... etc.

La différenciation se fait également par précipitation d'extraits à l'aide de sérums spécifiques. Ce typage peut être intéressant au point de vue épidémiologique mais n'est guère entré dans la pratique courante. Il faut signaler que cet antigène M parait important au point de vue pathogène: seules les souches qui le possèdent sont virulentes, peut-être parce que cette protéine M inhibe la phagocytose.

Enzymes et toxines[modifier]

Plus de 20 produits extracellulaires antigéniques ont été décrits.

Les streptolysines S sont stables en présence d'oxygène (O2) et non antigéniques. Les streptolysines O sont antigéniques et neutralisées par oxydation.

Les streptokinases contiennent la fibrinolysine qui agit en activant le plasminogène.

La streptodornase détruit les acides nucléiques et liquéfie les exsudats visqueux.

Un mélange de streptokinase et de streptodornase peut être employé pour accélérer la résorption et la détersion de certains dépôts fibrino-purulents (pleurésies, ulcères variqueux, etc.).

L'hyaluronidase est, en décollant les cellules des unes des autres, un facteur de diffusion. Elle est également préparée commercialement pour faciliter la résorption d'injections un peu volumineuses.

La toxine érythrogène de Dick, est responsable de la scarlatine. Pour qu'une infection streptococcique (généralement angine) se complique de scarlatine, 2 conditions sont nécessaires:

o la souche doit sécréter cette toxine, ce qui n'est pas le cas pour environ 1/3 des souches. Il semble que cette propriété dépende de la présence d'un bactériophage.

o le patient doit être sensible à cette toxine, ce qui peut se déterminer par la « réaction de Dick » : si l'on injecte dans le derme 0,1 cm³ d'un filtrat de culture d'un streptocoque scarlatinogène, il se produira chez le sujet sensible

une rougeur de 5 à 10 mm de diamètre (micro-scarlatine) alors que chez le sujet résistant, l'anticorps conférant cette résistance neutralise la toxine. (Cette résistance ne vaut que pour la toxine érythrogène : l'individu « Dick négatif » reste réceptif à l'infection streptococcique et à ses autres complications. C'est la raison pour laquelle on utilise pas la vaccination (théoriquement possible) contre cette toxine. La proportion de sujets résistants ("Dick négatifs") augmente avec l'âge et peut atteindre 50 à 70 % chez les adultes. Bon nombre de ces adultes immunisés n'ont aucun commémoratif de scarlatine: soit qu'ils aient subi une infection par un streptocoque sécrétant assez de toxine pour immuniser le sujet, mais trop peu pour provoquer l'érythème, soit qu'il existe des souches sécrétant un produit antigèniquement comparable à la toxine de Dick, mais non érythrogène. Quoi qu'il en soit, ces considérations permettent de comprendre qu'au cours d'une épidémie causée par une même souche, il y aura des cas d'angines simples, d'autres compliquées de scarlatine. On peut donc "attraper la scarlatine" au contact d'un sujet qui a une simple angine sans éruption. Il est dès lors logique de soumettre aux mêmes mesures de prophylaxie (éviction scolaire, etc.) les sujets atteints d'infection streptococcique, qu'ils aient ou non l'éruption scarlatineuse.

Il existe, par ailleurs, une réaction en quelque sorte inverse de la réaction de Dick: la réaction de Schulz - Charlton. Pour préciser la nature scarlatineuse d'une éruption (différenciation d'un "rash scarlatiniforme" d'origine médicamenteuse par exemple), on peut faire une injection intradermique d'anticorps neutralisant la toxine de Dick (sérum d'un individu Dick négatif) : il y aura un "effacement" de l'éruption autour du point d'inoculation s'il s'agit effectivement de scarlatine. (Les réactions de Schulz - Charlton et de Dick ne sont guère utilisées en pratique courante. Les réactifs nécessaires ne sont d'ailleurs plus trouvables dans le commerce.)

Méthodes de diagnostic[modifier]

Examen microscopique[modifier]

L'examen microscopique ne donne un diagnostic définitif que s'il s'agit d'un produit de ponction non contaminé par des germes commensaux. Il est toutefois toujours utile pour donner une première orientation: nombre de germes, présence ou non de flores associées (ce qui permet aussi de choisir les milieux de culture les plus appropriés). Il est nécessaire aussi dans les angines, pour ne pas passer à côté du diagnostic d'angine de Vincent.

Culture[modifier]

La culture sur gélose au sang est nécessaire pour préciser le type alpha, bêta ou gamma-hémolytique du streptocoque en cause: de préférence une boite en aérobiose et une autre en anaérobiose ou sous CO2 généré par la flamme d'une bougie.

Pour le diagnostic d'endocardite, il est souvent nécessaire de pratiquer plusieurs hémocultures (les germes n'étant disséminés dans le sang que par intermittence) et de prolonger la culture pendant 2 à 3 semaines avec adjonction éventuelle de pénicillinase si le malade est en traitement.

Réactions sérologiques[modifier]

Elles n'interviennent que comme aide au diagnostic des affections post-streptococciques (RAA, GNA). On utilise surtout le dosage des antistreptolysines O ("ASLO"), un taux égal ou supérieur à 200 unités indiquant une infection streptococcique récente.

Prophylaxie, immunité et traitement[modifier]

Prophylaxie[modifier]

Des mesures spéciales ne sont généralement envisagées qu'au cours des épidémies dues au streptocoque bêta-hémolytique de type A, surtout en milieu scolaire. Les enfants atteints sont soumis à l'éviction scolaire jusqu'à disparition des symptômes et pour un minimum de 40 jours ou moins à condition que 2 recherches de streptocoques hémolytiques pratiquées à une semaine d'intervalle soient négatives. Les mêmes mesures sont appliquées aux contacts à domicile (frères et sœurs de l'enfant malade). Si malgré l'éviction des enfants malades, des cas continuent à se manifester, il peut être indiqué de dépister les porteurs de germes sains et de les écarter jusqu'à ce qu'un traitement les ait négativés.

On envisagera une chimioprophylaxie dans 2 genres de circonstances :

convalescents de RAA, manipulations dentaires chez un patient cardiaque.

Immunité[modifier]

La multiplicité des types antigéniques (particulièrement des protéines M) exclut la possibilité d'une vaccination préventive, qui ne pourrait d'ailleurs s'envisager qu'avec prudence, vu le rôle possible de l'hypersensibilité dans les affections post-streptococciques.

Une vaccinothérapie vis-à-vis de la flore des voies respiratoires (mélange de streptocoques, pneumocoques, staphylocoques, haemophilus) ou autovaccin réussit parfois à prévenir les exacerbations hivernales de bronchites chroniques. Le même type de vaccin mixte peut être utilisé pour la désensibilisation d'un asthmatique si l'on soupçonne sa flore microbienne d'être l'allergène responsable.

Traitement[modifier]

Les streptocoques bêta-hémolytiques, tous bien sensibles à la pénicilline, ne posent guère de problèmes. Pour les patients hypersensibles à la pénicilline, on peut avoir recours aux macrolides ou aux sulfamidés (les streptocoques sont généralement résistants aux aminoglycosides employés seuls et quelques souches résistent aux tétracyclines).

Le traitement des endocardites est plus délicat, vu la grande dispersion des sensibilités des streptocoques alpha-hémolytiques et le mauvais apport de l'antibiotique in situ (quoiqu'elle baigne dans le sang, la végétation elle-même est très peu irriguée). C'est dans ces cas que l'on peut devoir administrer jusqu'à 20 à 40 millions d'unités par jour pendant 6 semaines. Il est utile de déterminer sur la souche isolée la CMI (concentration minimale inhibitrice) et la CMB de la pénicilline seule et en mélange avec de la streptomycine ou kanamycine : ces 2 antibiotiques sont des aminoglycosides. Il y a une synergie habituelle de l'action bactéricide. Il peut être utile aussi, pendant le traitement, de vérifier si le sang du patient acquiert une action inhibitrice et bactéricide sur sa propre souche.

LevureUne levure est un champignon unicellulaire 1 apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la fabrication du vin, de la bière, des spiritueux, des alcools industriels, du pain et d'antibiotiques.

Ces micro-organismes, de forme variable selon l’espèce (sphérique, ovoïde, en bouteille, triangulaire ou apiculée, c'est-à-dire renflée à chaque bout comme un citron) mais généralement ovales, d'environ 6 à 10 microns et jusqu’à 50 microns, se multiplient par bourgeonnement ou par fission (scissiparité). Ils sont souvent capables d'accomplir une sporulation soit dans un but de dormance en milieu défavorable, soit dans un but de dispersion.

La dénomination levure découle de l'observation des fermentations et tout particulièrement celle qui a lieu durant la fabrication du pain : on dit communément et depuis longtemps que le pain lève. Ce n'est pas, à proprement parler, une dénomination scientifique actuelle. Mais l'importance des levures dans le domaine des fermentations conduit à conserver ce terme générique qui continue à être correctement perçu.

Lorsqu'on parle de « levure » sans précision, on désigne en général la levure de boulanger (ou de bière), Saccharomyces cerevisiae.

Il ne faut pas la confondre avec la levure chimique, ne serait-ce que pour éviter les déboires culinaires.

Genre[modifier]

Le terme courant de levure désigne généralement le genre Saccharomyces (levure de bière ou levure de boulangerie). Il existe beaucoup d'autres genres de levures. En particulier Candida possédant un pouvoir pathogène (responsable des mycoses connues sous l'appellation de "candidoses"). Le terme candidoses désigne l'ensemble des manifestations pathologiques humaines ayant pour facteurs des champignons levuriformes du genre candida

La plupart s’apparente aux Ascomycètes (type truffe, pézize), quelques unes à l’autre grand groupe de champignons supérieurs, les Basidiomycètes (type amanites, bolets) et d’autres enfin sont des formes imparfaites non rattachables clairement à aucun groupe défini.

Modes de multiplications[modifier]

Les levures sont capables de se multiplier selon deux modes différents : le mode sexué et le mode asexué.

Les ascomycètes qui se reproduisent par un processus sexué dans un asque résultant de la transformation d'une cellule après méiose.

Les basidiomycètes qui réalisent une reproduction sexuée avec formation de basidiospores sur une baside.

Les deutéromycètes regroupent l'ensemble des levures ne présentant pas de mode connu de reproduction sexuée.

Pour la plupart des levures la multiplication asexuée (mitotique) est la forme majeure de multiplication. Il existe 2 types de division mitotique chez les levures : par bourgeonnement (cas des Saccharomyces), ou par scission (cas des Schizosaccharomyces).

Caractéristiques et cycle de reproduction[modifier]

Caractéristiques structurelles[modifier]

Les levures sont des micro-organismes eucaryotes, ainsi elles possèdent les caractéristiques structurelles propres à ce type cellulaire et d'autres plus spécifiques aux levures elles-mêmes :

Caractéristiques constantes[modifier]

Aspect de levures à la coloration de Gram, on peut visualiser les parois (translucides) qui entourent les cellules.

Une paroi cellulaire entourant la membrane plasmique et protégeant la levure des agressions physico-chimiques du milieu extérieur. Elle est constituée d'une couche externe de mannoprotéines, associés à des glucanes et une couche interne de glucanes associés à une petite quantité de chitine.

Une membrane cytoplasmique composée principalement de phospholipides double couche (partie hydrophile à l'extérieur et partie lipophile à l'intérieur). Elle contient aussi de nombreux complexes protéiques intrinsèques et extrinsèques dont les rôles sont variés, par exemple des enzymes appelées protéases mènent les transports de substances du milieu extérieur vers le milieu intracellulaire et/ou inversement avec ou non transformation du substrat durant le passage.

Un noyau contenant l'information génétique du génome chromosomique de la levure. (voir le chapitre sur les caractéristiques génétiques pour en savoir plus)

De mitochondries qui jouent un rôle important dans la respiration aérobie de la levure et la production d'ATP.

Caractéristiques variables[modifier]

Une ou plusieurs vacuoles, organites à l'aspect homogène, qui servent d'espaces de stockage pour diverses substances.

Caractéristiques génétiques[modifier]

Chromosomes  : les levures sont des organismes eucaryotes et possèdent un noyau avec des chromosomes linéaires. Chez les Saccharomyces, les chromosomes sont au nombre de 16 simples ou 16 paires selon la forme haploïde ou diploïde de la cellule. Il existe des gènes de structure à information continue comme chez les bactéries, et des gènes à information discontinue (introns et exons) comme chez les organismes supérieurs. Par ailleurs, les gènes de régulation sont spécifiques des levures.

Plasmides  : à côté des chromosomes, il existe dans le noyau des petites molécules d'ADN circulaire d'environ 6 000 paires de bases, les plasmides, présents entre 50 et 100 exemplaires par cellule. Ces plasmides sont autoréplicables et autotransférables sans affecter la viabilité de la cellule. Ils portent l'information génétique de quelques caractères non essentiels à la viabilité de la levure. Ils ont un rôle considérable dans toutes les opérations de génie génétique.

ADN mitochondrial  : chaque mitochondrie renferme plusieurs molécules circulaires d'ADN qui portent l'information de certaines enzymes de la chaîne respiratoire.

Levures « killer »  : certaines souches de Saccharomyces renferment dans leur cytoplasme deux virus à ARN. Le matériel génétique du « petit virus » code une toxine exocellulaire capable de tuer d'autres levures et une protéine de résistance à cette même toxine pour empêcher les levures « killer » de se tuer entre elles. Le « grand virus » est nécessaire à la multiplication et au maintien du « petit virus » dans le cytoplasme.

Levures transgéniques[modifier]

Les levures font partie des premiers organismes à avoir été génétiquement modifiés. La FAO les considère2 comme substantiellement équivalents (mais ce concept d'équivalence en substance est encore discuté) à une levure naturelle, et donc "aussi sûrs que le produit traditionnel" et ne nécessitant "donc pas d'autres considérations de sécurité sanitaire que celles appliquées à l'aliment existant". En 1998, une levure génétiquement modifiée avec des gènes de la même souche était déjà utilisée en Grande-Bretagne pour la panification 3 . Hansenula polymorpha est une des levures naturelles du cidre, naturellement présente sur les pommes. Des souches génétiquement modifiées produisent des phytases, un vaccin anti-hépatite B, des anticoagulants saratine ou hirudine ou d’autres protéines/enzymes 4 .

Cycle de vie[modifier]

cycle de vie de la levure

La levure de laboratoire Saccharomyces cerevisiae a un cycle biologique particulier. Elle est capable de se multiplier sous deux formes : une forme diploïde (2n = 32 chromosomes) et une forme haploïde (1n = 16 chromosomes).

Le bourgeonnement

Les cellules haploïdes se multiplient en bourgeonnant : la cellule mère bourgeonne une cellule fille plus petite (mitose), mais possédant la même information génétique. Il existe des cellules haploïde « a » et des cellules haploïde « α » qui correspondent à des signes sexuels distincts. ces deux types de cellules ne se distinguent pas morphologiquement mais par la phéromone qu'elles produisent : MATa ou MATα. Les phéromones libérées permettent l'amorce du processus de fécondation en se liant à un récepteur spécifique. Ensuite c'est la fusion entre une cellule « a » et une « α » qui donne naissance à une cellule diploïde « a/α ». Tant que l'environnement est favorable, le diploïde se multiplie par bourgeonnement. Si les nutriments viennent à manquer, la cellule repasse en phase haploïde par un processus de méiose. On obtient finalement quatre noyaux haploïdes qui sont inclus dans les spores (ascospores) contenues dans un sac appelé asque. L'enveloppe de l'asque se rompt à maturité et libère alors deux cellules « a » et deux cellules « α » qui peuvent recommencer le cycle.

Les souches industrielles sont souvent polyploïdes (3, 4, 5n Chromosomes) et donc possèdent plusieurs gènes pour un même caractère. Elles sont donc plus stables génétiquement car difficiles à faire muter. La plupart de ces souches sont incapables de sporuler dans les conditions de culture industrielle et se reproduisent par bourgeonnement.

Métabolisme et conditions de croissance[modifier]

Processus énergétiques[modifier]

Les deux principaux processus énergétiques connus chez les hétérotrophes sont la respiration et les fermentations. Pour leur développement ces levures ont besoin :

De composés carbonés source de carbone et d'énergie. De composés azotés réduits sous forme d'ammonium ; quelques levures peuvent

cependant utiliser des composés oxydés (comme les nitrates) ou organiques pour la synthèse de protéines et d'acides nucléiques.

D'éléments minéraux variés, vitamines et facteurs de croissance qui varient selon les levures.

Toutes les levures sont capables de dégrader le glucose, le fructose et le mannose en présence d'oxygène, par un métabolisme oxydatif, conduisant à la formation de CO2 et H2O.

Respiration aérobie : C6H12O6 (glucose) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + énergie utilisable

Cette voie métabolique est très énergétique et permet aux cellules de subir une multiplication avec un rendement cellulaire élevé (le rendement étant défini par le quotient de la quantité de cellules fabriquées par le substrat sucré consommé) . En plus des sucres simples, certaines levures peuvent utiliser d'autres glucides (mono, di ou trisaccharides, voir des polysaccharides comme l'amidon) mais aussi des alcools, des acides ou des alcanes. D'une manière plus générale, elles ont une capacité hydrolytique bien moindre que les moisissures.

En plus du métabolisme oxydatif, certaines levures peuvent privilégier une dégradation des glucides par un métabolisme fermentatif qui conduit à la formation d'éthanol et de CO2 suivant la réaction :

Fermentation alcoolique : C6H12O6 (glucose) → 2CO2 + 2CH3CH2OH (éthanol) + énergie utilisable

En plus de ces composés majoritaires, des alcools supérieurs, des aldéhydes, des esters, des acides… sont formés en plus petites quantités et participent qualitativement de façon importante et complexe à la formation des flaveurs des boissons fermentées. Ce métabolisme est moins énergétique que le métabolisme oxydatif, et le rendement de la multiplication cellulaire en est affecté bien que la vitesse de croissance puisse être nettement plus rapide que dans le processus oxydatif. Ce processus fermentaire peut fonctionner en présence ou en absence partielle ou totale d'oxygène c'est-à-dire en anaérobiose. On évoquera, dans le paragraphe suivant, l'apparition d'un processus fermentaire en présence d'oxygène en excès, décrit comme l'effet Crabtree et très important dans l'industrie de production des levures de boulangerie .

Effet Crabtree[modifier]

Introduction[modifier]

Cet effet exprime une tendance au gaspillage du substrat carboné (glucose par exemple) quand ce substrat est présent en grandes quantités. Cet effet permet de comprendre dans quelles conditions l'une des deux voies métaboliques décrites ci-dessus va être choisie. Mais

avant de poursuivre la description de l'effet Crabtree il nous faut introduire des données indispensables à sa compréhension.

Éléments de cinétique de croissance microbienne :

La croissance des levures et bactéries dont les cellules filles se séparent des cellules mères (la population est ainsi toujours constituée de cellules individuelles ) suit une loi exponentielle dès lors que les conditions nutritives, l'aération et l'homogénéisation sont optimales. Un modèle simple a été proposé par Jacques Monod pour représenter cette croissance particulière.

La population évolue à partir d'une population faible X0 vers une population X selon l'équation suivante :

(1) X = X0*e(μ*t)

où e est la base des Log Népérien (2,71) t est le temps et μ est défini comme le taux de croissance népérien du microorganisme. La valeur de ce taux de croissance μ est influencée par de multiples facteurs (température, pH, oxygénation, →concentrations des divers substrats indispensables à la fabrication des cellules etc..) qui retentissent sur l'activité des enzymes dont la cellule dispose afin d'assurer sa multiplication. Chacun des enzymes suit les lois décrites pour le fonctionnement général des enzymes (loi de Michaelis-Menten) et Jacques Monod a considéré empiriquement que la valeur du taux de croissance pour un substrat donné, en l'occurrence pour un sucre comme le glucose(1) suivait la loi de Michaélis-Menten et que

(2) où μmax est la valeur du taux de croissance la plus élevée que le microorganisme puisse atteindre ,

(S) la concentration en substrat dans le milieu de culture,

Km représentant la concentration en substrat qui détermine μ = μmax/2.

La pratique de certains types de culture des unicellulaires, (culture en continu ou en semi-continu ) a permis de préciser que le Km de la levure pour le substrat glucose était de l'ordre de 50 mg/litre à 80 voire 100 mg/litre de milieu de culture.

(1)(l'hypothèse peut être étendue aux autres substrats indispensables à la croissance comme l'Azote ou le Phosphore etc..)

Illustration de cet effet[modifier]

La courbe tracée en bleu est la représentation des variations du taux de croissance en fonction de la concentration en substrat et elle illustre l'équation (2) ci dessus. On rappelle que les conditions nutritives du milieu, ainsi que l'aération et l'homogénéisation du milieu sont en excès par rapport aux besoins de la levure; seules les concentrations en substrat sucré sont limitantes pour la levure.

en ordonnées rouges à gauche : le taux de croissance népérien de la levure tel que décrit précédemment ;

en ordonnées noires à droite : le rendement cellulaire exprimé en matière sèche par gramme de substrat consommé ;

en abscisses les concentrations en sucre exprimées en mg/litre de culture.

On constate que le taux népérien maximum de croissance de la levure est de l'ordre de 0.4, ce taux correspondant à un temps de division cellulaire de 1 heure 45 minutes

Quand la concentration en substrat est voisine de 100 mg/litre, le taux de croissance est de 0.25 (correspondant à un temps de division cellulaire de 2 Heures et 20 minutes) : dans ces conditions le métabolisme est encore presque totalement oxydatif mais en se déplaçant vers la droite du graphique il devient de plus en plus fermentatif même en présence d'oxygène en excès. On doit noter que le temps de division cellulaire plus court implique un rendement cellulaire nettement moindre (courbe tracée en vert) ! Le rendement cellulaire s'abaisse en effet vers 12% c'est-à-dire qu'on fabrique 12 mg de cellules pour 100 mg de sucre consommés alors que dans la partie ascendante de la courbe illustrant les variations du taux de croissance le rendement cellulaire est nettement plus élevé et 55 mg de cellules sont fabriquées avec toujours 100 mg de sucre.L'explication de ce qui peut apparaître comma paradoxal réside dans

la production simultanée de levure et d'éthanol quand la teneur en sucre dépasse un certain niveau.

Quotient respiratoire(Qr) = CO2produit / O2consommé

Rendement cellulaire = biomasse formée (mg) / masse substrat consommée (mg)

Conditions de croissance[modifier]

La température : La température optimale de culture des levures se situe en général entre 25 °C et 30 °C, mais comme les autres micro-organismes, les levures peuvent être classées en levures psychrophiles, mésophiles et thermophiles. D'une façon générale, les levures ne sont pas thermorésistantes. La destruction cellulaire commence dès 52 °C (contre 120 °C pour les bactéries thermophiles hors archées). Les levures sont aussi sensibles à la congélation et à la lyophilisation avec une grande variabilité selon les genres et espèces, et selon la phase de croissance (les cellules en phase exponentielle résistent moins que les cellules en phase stationnaire).

Activité de l'eau : La plupart des souches ne peuvent se développer pour une activité de l'eau inférieure à 0,90 ; mais certaines tolèrent des pressions osmotiques plus élevées, correspondant à une activité de l'ordre de 0.60, en ralentissant leur métabolisme ; ces levures sont dites xérotolérantes.

L'oxygène : toutes les levures sont capables de se développer en présence d'oxygène : il n'y a pas de levure anaérobie stricte. Certaines levures sont aérobie strictes (comme les Rhodotorula). Les autres sont aéro-anaérobie facultatives avec parmi elles : des levures préférant un métabolisme soit fermentaire soit respiratoire même en présence d'oxygène.

Le pH : Les enveloppes cellulaires sont imperméables aux ions H3O+ et OH-. Les levures tolèrent donc des gammes de pH très larges, théoriquement de 2,4 à 8,6.

La sensibilité aux agents chimiques : o Les acides organiques : ils ont un effet inhibiteur sous leur forme dissociée car

ils peuvent pénétrer dans la cellule et la sensibilité de la levure dépend de sa capacité à les métaboliser. C'est pour cette raison que les acides sorbiques et propioniques sont plus inhibiteurs que les acides acétique, citrique et lactique.

o L'éthanol : Les plus résistantes sont les Saccharomyces bayanus que l'on utilise dans les procédés de fermentation alcoolique pour l'élaboration des boissons ou d'éthanol industriel.

o Le sulfite : Le SO2 a un effet inhibiteur plus prononcé sur les bactéries que sur les levures, même si parmi les levures des sensibilités existent.

o Les Antifongiques : le sensibilité à la cycloheximide (actidione) est variable et on peut distinguer 3 groupes de levures :

Levures inhibées dès 1 µg/mL (ex : Saccharomyces) Levures inhibées à 25 µg/mL (ex: Schizosaccharomyces) Levures tolérantes à 1 mg/mL (ex: Zygosaccharomyces)

Le Chloramphénicol inhibe la synthèse de protéines mitochondriales mais pas celle des protéines cytoplasmiques. Seules les levures capables de fermenter peuvent alors cultiver en présence de chloramphénicol.

Milieux de culture[modifier]

N'importe quel milieu de culture glucosé convient. Cependant on utilise de façon préférentielle certains milieux et dans des conditions particulières (incubation à 28 °C pendant 24 à 48 heures) :

Milieux non-sélectifs : o Milieu ordinaire o Milieu BCP o Milieu à l'extrait de malt (Extrait de malt, agar-agar et eau)

Milieux sélectifs : o Gélose Sabouraud (sélectif par pH acide, auquel on peut ajouter du

chloramphénicol ou gentamicine)

Utilisations[modifier]

L'utilisation de levures pour la panification et la vinification est connue depuis l'époque préhistorique. Toutefois, la compréhension des mécanismes microbiologiques mis en œuvre date des travaux de Louis Pasteur au XIX e   siècle . Les connaissances scientifiques et techniques ainsi acquises ont permis de cultiver et d'utiliser de grandes quantités de levures dans les procédés de fermentation industrielle, mais aussi pour la production de vitamines B, de thiamine, des antibiotiques et des hormones stéroïdes. En tant que sous-produit de procédés de fabrication, les levures sont utilisées comme nourriture animale. Un autre transformation majeure des levures est leur autolyse et concentration par divers procédés pour produire des extraits de levures qui sont utilisés comme éléments nutritionnels ou agents de sapidité en alimentation humaine. Ces extraits sont riches en glutamates, glucanes, nucléotides, vitamines du groupe B etc5.

Composition en vitamines des levures de boulanger actives sèches :

Vitamine Valeur pour 100 g6

Niacine 39,750 mg

Acide pantothénique 11,300 mg

Riboflavine 5,470 mg

Thiamine 2,360 mg

Vitamine B6 1,550 mg

Choline, total 32,0 mg

Bétaïne 3,4 mg

Folate, total 2,340 mg

Vitamine C,acide ascorbique total

0,3 mg

Vitamine B12 0,02 µg

Par extension, le terme de levure est le nom générique donné à tous les organismes vivants unicellulaires eucaryotes appartenant au règne des Mycètes qui provoquent la fermentation.

La levure de bière (Saccharomyces cerevisiae) est un sous-produit lavé, tamisé, puis pressé et desséché de la fabrication de la bière.

La levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae) est utilisée pour faire lever le pain, grâce à la production de gaz carbonique par fermentation.

La levure de paraffine est également très utilisée dans la fabrication de textile.

Le terme de « levure chimique » est employé en cuisine pour désigner une poudre, composée principalement de bicarbonate de sodium, dont on se sert en pâtisserie et lors de la panification pour faire lever rapidement la pâte et la rendre très légère.

Les moisissures :nature, biologie et contamination

Mme Marie- France Roquebert Professeur *, Muséum national d'histoire naturelle

Juin 1997

1. Qu'est-ce qu'une moisissure?

2. Comment se développent-elles ?

2.1 Mode de développement

2.2 Conditions de développement

3. Comment se multiplient-elles ?

4. En quoi et comment sont-elles dangereuses pour les objets ?

5. Comment s'effectue la contamination,

étape primordiale de la dégradation ?

5.1 Dispersion

5.2 Sédimentation

6. Bibliographie

1. Qu'est-ce qu'une moisissure?

Le terme de "moisissures" n'a pas réellement de signification systématique; il désigne tous les champignons microscopiques qui intéressent l'économie et l'environnement humains, de façon bénéfique ou néfaste.

Les moisissures sont donc des champignons et ont fondamentalement, les caractères de ces organismes.

Ce sont des Eucaryotes avec des noyaux typiques entourés d'une membrane et contenant des chromosomes. Ce caractère les différencie des Bactéries qui sont des Procaryotes avec un chromosome libre à l'intérieur de la cellule.

Elles sont hétérotrophes car elles ne peuvent pas, comme les plantes vertes, synthétiser la matière organique à partir du gaz carbonique atmosphérique. Elles doivent donc puiser dans le milieu ambiant l'eau, les substances nutritives et les éléments minéraux nécessaires à la synthèse de leur propre matière. Elles les absorbent à travers la paroi de leur appareil végétatif. On dit quíelles sont absorbotrophes.

Toutes les moisissures sont saprophytes se développant sur et au détriment de matériaux inertes très variés (papiers, bois, aliments...). Certaines peuvent être "opportunistes", c'est à dire que, bien que naturellement saprophytes, elles peuvent dans certains cas se comporter en parasites, se développer sur des organismes vivants animaux ou végétaux dont les défenses sont affaiblies, les tuer et finalement passer à un développement saprophyte.

Le développement normal díune moisissure comprend une phase végétative de croissance et de nutrition, et presque simultanément, une phase reproductive au cours de laquelle se forment des spores qui assurent la dispersion. La germination des spores est à líorigine de la forme végétative.

2. Comment se développent-elles ?

2.1 Mode de développement

L'appareil végétatif, qui permet la croissance et le développement, est composé de filaments appelés hyphes dont l'ensemble constitue un réseau: le mycélium. Celui-ci est parfois visible sous forme de petites tâches colorées à la surface de substrats moisis. Il va à la recherche de ses aliments, dégrade le support par émission d'enzymes et d'acides, en transforme les composants à l'intérieur de la cellule et rejette les déchets à l'extérieur, ou les stocke. La dégradation du substrat peut être infime ou considérable, selon l'adaptation spécifique du champignon, la durée et les conditions de son développement. Cette activité de dégradation est cause de la déterioration des supports.

La colonisation du susbstrat est donc réalisée par extension et ramification des hyphes. L'accroissement de celles-ci s'effectue par le sommet, ou apex, où s'effectue l'essentiel des réactions de synthèse et dégradation du métabolisme dit "primaire", indispensable à la construction de la cellule du champignon. Les régions apicales des hyphes sont caractérisées par la présence de nombreuses vésicules cytoplasmiques contenant les enzymes et les précurseurs de synthèses de nouveaux polymères. Les produits du métabolisme "secondaire" non indispensable au fonctionnement de la cellule, sont plutôt stockés en région subapicale. Les métabolites secondaires les plus connus sont les pigments, les antibiotiques, les mycotoxines...

Les hyphes sont appliquées sur le substrat ou parfois immergées dans celui-ci. Elles absorbent, à travers leur paroi, l'eau, les substances nutritives et les ions qui y sont contenus. Cette fonction implique une perméabilité pariétale qui diminue de l'apex vers les zones plus agées. Dans les zones actives il y a en permanence des échanges entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.

Au point de vue structural les sont des sortes de tuyaux contenant le cytoplasme, les noyaux et autres organites cellulaires. Elles sont généralement cloisonnées. Dans les parties jeunes du mycélium les cloisons sont percées de pores qui permettent le passage du contenu cellulaire d'un compartiment à l'autre. Dans les parties les plus âgées, les cloisons sont fermées, isolant les parties en voie de dégénérescence des parties actives.

Représentation schématique des différents compartiments de l'hypheet de leur contribution à son développement fonctionnel

D'après Cooke R.C. et Whipps, 1993

2.2 Conditions de développement

Bien qu'elles soient relativement peu exigeantes, un certain nombre de facteurs, nutritifs et environnementaux, doivent être réunis pour que les moisissures se développent.

Les principaux facteurs de développement sont

Les éléments nutritifs

Les plus importants sont le Carbone et l'Azote, utilisés sous forme de composés organiques, et des ions minéraux (Potassium, Phosphore, Magnesium ...) en quantités très faibles.

Certains produits, les acides aminés par exemple, peuvent pénétrer dans la cellule sans transformation tandis que d'autres tels que l'amidon, la cellulose, les protéines... doivent être transformés préalablement par le champignon avant d'être absorbés. Cette transformation nécessite, de la part de la moisissure, un équipement enzymatique adapté, souvent caractéristique des espèces. Un Trichoderma par exemple dégradera la cellulose tandisqu'un Scopulariopsis sera plus actif sur un support de nature protéique. De toutes façons les quantités nécessaires et suffisantes au développement des moisissures sont extrêmement faibles.

Les facteurs de l'environnement

À la différence des substances nutritives qui sont toujours beaucoup plus abondantes que ne le nécessite le développement des moisisures, les facteurs physiques de l'environnement (humidité, température, oxygène...) constituent un élément déterminant pour son initiation.

Parmi ceux-ci, le plus important est l'humidité.

Tout le monde sait que les moisissures apparaissent après un accroissement accidentel de l'humidité. En effet, la quantité d'eau disponible dans le substrat et l'ambiance environnante est très importante pour initier leur développement. Il y a échange permanent entre l'environnement et le support jusqu'à atteindre un point d'équilibre à la surface de ce dernier où pourra se développer la moisissure ( pour les aliments, cette valeur est définie comme l'activité de l'eau ou aw; elle est approximativement inverse de l'humidité relative).

L'humidité relative minimum pour que commencent à se développer certaines moisissures peu nombreuses, dites xérophiles, est de 65-70 % (Eurotium -Aspergillus du groupe glaucus). Au fur et à mesure que l'humidité augmente s'installent ensuite des moisissures différentes, de plus en plus nombreuses vers 80-90%. Ainsi selon l'espèce identifiée sur un substrat on peut approximativement définir l'évolution de l'humidité relative de celui-ci. La seule façon d'éviter le développement de contaminants fongiques est donc bien de maintenir une hygrométrie faible dans l'environnement.

Survie des microorganismes en relation avec l'aw(sur aliments pollués)

D'après Richard-Molard, 1986

- Température

La plupart des champignons, surtout les moisissures, sont mésophiles c'est à dire qu'ils se développent autour de 20- 25°C, température moyenne habituelle des aires de stokage non climatisées sous les latitudes européennes. Cependant il peut y avoir des particularités pour certaines espèces et c'est ainsi que l'on définit des températures cardinales qui sont les températures minimales, optimales et maximales de croissance.

Exigences thermiquespour le développement de moisissures

MÉSOPHILES

Maximum < 50° C

Minimum > 0° C

Optimum 15-30° C

THERMOPHILES

Maximum 50° C

Minimum 20° C

Optimum 35-40° C

THERMOTOLERANTS

Maximum 50° C

Minimum > 0° C

Optimum 15-40° C

PSYCHROPHILES

Maximum 20° C

Minimum < 0° C

Optimum 0-17° C

La plupart des moisissures sont mésophiles

- Oxygène

Les champignons sont des organismes aérobies. Cependant, certains tolèrent des quantités relativement faibles d'Oxygène et peuvent même se développer en anaérobiose avec production díéthanol et díacides organiques. Le métabolisme des champignons peut être modifié selon la teneur en oxygène environemental; par exemple la production de mycotoxines (patuline et acide penicillique) décroit considérablement en conditions díoxygénation faible (Samson et al., 1988).

- pH

Les champignons sont peu sensibles au pH du milieu. Ils se développent entre 4,5 et 8 avec un optimum entre 5,5 et 7,5. Certaines espèces (Aspergillus niger) peuvent se développer jusqu'à 1,7 et 2. Cette faculté de se développer en milieu acide permet de les séparer des bactéries pour l'isolement

3. Comment se multiplient-elles ?

Après un certain temps de développement, les moisissures comme tous les champignons et autres êtres vivants, doivent se reproduire, puis se propager pour aller coloniser d'autres substrats.

Elles se multiplient par des spores, minuscules particules vivantes (3-5 mm pour la plupart) d'origine sexuée et/ou asexuée. Ce sont des cellules deshydratées au métabolisme réduit, entourées de parois protectrices épaisses qui les isolent du milieu ambiant. Elles sont produites en très grand nombre; par exemple un sporophore de Serpula lacrymans (plus connue sous le nom de mérule) peut produire en moyenne 3000 spores par mm2 et Puccinia graminis champignon microscopique parasite des graminées, produit 2,5 10 7 spores par m2 (Gregory, 1961). Elles peuvent survivre très longtemps, plusieurs mois à plusieurs années. C'est sous cette forme qu'elles sont dispersées puis se déposent sur des supports nouveaux. Lorsque les conditions environnementales deviennent favorables (augmentation de l'humidité principalement), elles germent, comme des graines, et redonnent du mycélium qui reformera, à son tour, des spores. Certaines nécessitent un stimulus, généralement thermique, pour germer (Madelin, 1966) De simples petits fragements de mycélium peuvent également se régénérer et redonner une colonie.

Les spores se forment à partir du mycélium selon des processus plus ou moins différenciés mais en tous cas très variés. Elles peuvent être solitaires, groupées en chaînes ou en têtes, portées à la surface du mycélium ou contenues dans des enveloppes cellulaires L'identification des moisissures repose principalement sur leur mode de formation et de groupement sur le mycélium.

Différents modes de groupement des spores de moisissures

Dans la mesure où toutes les espèces n'ont pas les mêmes caractères physiologiques ni les mêmes exigences écologiques, leur identification précise est très importante; elle peut donner des indications précieuses sur l'origine de la contamination et, par suite permettre d'adapter un traitement efficace.

4. En quoi et comment sont-elles dangereuses pour les objets ?

Les moisissures sont agressives et dégradantes seulement sous leur forme mycélienne c'est à dire lorsqu'elles se développent parce que les conditions environnementales sont favorables. Sous la forme de spores elles peuvent se disperser très largement et contaminer, mais sont inertes aussi longtemps que l'environnement ne permet pas leur développement.

Il y a donc lieu de bien séparer les phénomènes de contamination par des spores qui ne causent pas de dégâts immédiats mais constituent un grand danger potentiel, de la dégradation qui est la phase active due à du mycélium en expansion.

En effet, nous avons vu que les moisissures doivent puiser dans le substrat les aliments nécessaires à leur développement. Pour accomplir cette tâche elles transforment, prédigèrent, les aliments complexes qui les entourent, en éléments plus simples, assimilables et transférables à travers leur paroi. Cette digestion s'effectue par production et émission d'enzymes (cellulases, ligninases, pectinases etc) ou d'acides. Mais ce mécanisme de digestion, bénéfique pour la cellule fongique est néfaste pour le support, qu'il s'agisse d'un papier dont la cellulose sera dégradée, d'un objet en bois dont la lignine sera décomposée ou d'un aliment qui sera avarié ou chargé en toxines. En progressant le mycélium peut ainsi altérer de grandes quantités de matériaux. Sans atteindre un niveau de dégradation profonde qui nécessite un long temps de croissance, le simple développement d'une petite colonie superficielle peut, selon la nature du support, causer une altération.

5. Comment s'effectue la contamination,étape primordiale de la dégradation ?

5.1 Dispersion

Les spores sont donc formées par le mycélium en grand nombre. Le moindre petit choc, frôlement, ou courant d'air les détache et les emporte. L'ambiance extérieure comme celle des locaux d'habitation, contient toujours des spores en suspension, en quantité plus ou moins grande selon la saison, la présence d'objets ou de murs moisis, par exemple, qui émettent des spores. Les principales espèces rencontrées dans l'ambiance appartiennent aux genres Penicillium, Aspergillus et Cladosporium.

Cependant, des travaux récents que nous avons menés dans des bibliothèques et réserves d'objets d'art montrent que les espèces présentes dans l'ambiance ne correspondent pas toujours à celles qui sont sur les objets.

Espèces identifiées

Atmosphère Papiers Peintures Cuirs Bois peint Autres

Aspergillus niger * *

A. penicillioides * * * * *

A. versicolor * *

Penicilliumaurantiogriseum

*** * *

P. brevicompactum * *

P. chrysogenum *** * *

P. citrinum *

P. corylophilum *

P. expansum * *

P. glabrum ***

P. spinulosum * *

P. viridicatum * *

Alternaria tenuissima *

Cladosporiumherbarum

*

Cladosporiumcladosporioides

*

Mucor racemosus * *

Trichodermaharzianum

*

Acremonium strictum

Chaetomium globosum * *

Doratomyces sp *

Fusarium sp *

Humicola fusco-atra *

Phoma herbarum *

Paecilomyces variotii *

Phialophora richardsiae *

Sporotrichumaurantiacum

*

Différents contaminants rencontrés dans l'atmosphère et sur les supports d'une réserve

Que se passe-t-il donc ?

Le mode de dispersion et de transfert des spores n'est pas le même pour toutes les espèces. Certaines spores, appelées gloeiospores ont une paroi épaise de consistance humide et restent collées entr'elles par un mucus (Acremonium sp, Exophiala sp...); de ce fait elles forment des amas plus lourds difficilement transportables par l'air. Elles seront véhiculées au niveau des substrats par contact, par des insectes, par l'eau mais rarement par l'air (Acremonium sp, Exophiala sp, Chaetomium sp) (Heineman et al. , 1994). D'autres espèces par contre, ont des spores à parois sèches (xérospores), facilement dissociables et légères. Elles pourront être en suspension dans l'air et aisaiment dispersées par les courants d'air. C'est le cas des Penicillium et Cladosporium que l'on trouve en grand nombre dans l'environnement.

Micro-organismes

Mean airbonne contamination (cfu/m3)

Indoors

Outdoors Near condit.air inlet

On desks

Mesophilic fungi 847 40 56

Thermophilic fungi 10 <1 <1

Thermoactinomycetes 4 <1 1

Bacteria - 25·C 1774 589 883

Bacteria - 37·C 392 563 841

Outdoors Indoors

In the installation Near condit.air inlet On desks workplaces

Cladosporium 74,5 Penicillium 40,8 Cladosporium 38,9 Cladosporium 33,8

Penicillium 5,0 Cladosporium 14,3 Penicillium 24,4 Penicillium 21,9

Aspergillus 10,2 Aspergillus 13,3 Aspergillus 5,0Contamination de l'ambiance de pièces (bureaux) avec air conditionné.

D'après Heinemann et al., 1994.

Xerospores et gloeiospores ont , en outre, des caractéristiques physiques et physiologiques qui peuvent expliquer leurs différences de comportement (Wakefield and Bisby, 1941, Gregory, 1961 et Madelin, 1966).

5.2 Sédimentation

Lorsque cessent les mouvements d'air, les spores de l'atmosphère sédimentent à une vitesse qui dépend de leur forme, de leur ornementation, de leur taille (Al- Doory , 1984) mais aussi du degré d'hygrométrie et de l'intensité des mouvements de l'air. En atmosphère calme, la décantation est très rapide, environ 35 minutes pour atteindre le niveau zéro.

Diminution du nombre de spores dispersés dans l'atmosphèreen fonction du temps (isolement sur milieu DG18)

D'après Flannigan et al.., 1994

Des prélèvements d'air effectués à 3 niveaux (0,5, 1,5 et 2m) en 20 points d'une réserve de bibliothèque montrent qu'effectivement la densité la plus forte se trouve, d'une façon générale, au niveau inférieur (0,5 m ) et la plus faible au niveau supérieur (2m).

Ce

Moisissure est un nom vernaculaire ambigu qui désigne en français certains microorganismes au développement filamenteux, le plus souvent des champignons du clade des mycètes, bien que le nom ait été longtemps employé pour désigner des espèces d’un règne assez éloigné et aujourd'hui distingué (comme celui des chromistes, plus proches des végétaux verts que des

champignons) ; il en existe des milliers d'espèces différentes. Ce sont en général des organismes pluricellulaires.

La plupart des moisissures sont hétérotrophes (fondant leur développement sur l’assimilation des produits organiques produits par d'autres espèces vivantes ou lors de leur décomposition), mais ce n’est pas toujours le cas, certaines ayant des métabolismes mixtes leur permettant aussi de se développer aussi soit en symbiose avec une autre espèce, soit en synthétisant de façon autotrophe les produits organiques à partir de nutriments minéraux et d’une source d'énergie (par exemple les moisissures chromistes capables d'une forme limitée de photosynthèse, et certaines moisissures acidophiles ou basophiles).

Caractéristiques communes[modifier]

Nectarines colonisées par une moisissure.

Moisissure ayant colonisé en quelques heures un excrément de chien, et participant à sa décomposition, en l'absence d'insectes coprophages.

Quelques rares moisissures peuvent être actives sous l'eau. Ici des oomycètes qui sont ne sont pas des champignons, mais des chromistes, plus proches des plantes.

La plupart des gens connaissent les moisissures pour leur effet d’altération des aliments dans le cas par exemple du pain et des fruits. Dans la chaîne alimentaire, les moisissures sont des décomposeurs naturels. La prolifération des moisissures dépend des conditions suivantes :

la présence de spores de moisissures (qui sont toujours présentes à l’intérieur d'un bâtiment et à l’extérieur) ;

des températures appropriées, variant entre 2 et 40 °C (voire plus) ; une source d’alimentation, c’est-à-dire tout ce qui est organique (fruits, légumes et

autres aliments, livres, tapis, vêtements, bois, plâtre enduit de colle organique…) ; une source d’humidité.

Principaux genres[modifier]

Acremonium Aspergillus Cladosporium Fusarium Mucor Penicillium Rhizopus Stachybotrys Trichoderma

Moisissure, hygiène et santé[modifier]

Certaines moisissures sont sources d'intoxication alimentaire par les mycotoxines qu'elles sécrètent (patuline…).

D'autres ou les mêmes sont sources de pollution et de contamination de l'air intérieur (pollution intérieure) et d'aliments.

Deux facteurs sont en cause :

les composés organiques volatils (COV) qu'elles produisent lors de leur développement et qui sont notamment responsables de l'odeur de moisi ;

les spores (parfois allergènes ou responsables d'asthme ou d'irritations des muqueuses). Une infection pulmonaire (aspergillose invasive) peut affecter les personnes aux défenses immunitaires diminuées (ou auxquelles on a prescrit un puissant antibiotique). Certaines activités exposent les professionnels (agriculture, fromagerie) à pneumopathies d'hypersensibilité lorsqu'une quantité massive de spores est inhalée (manipulation de foin mal séché et moisi par exemple).

La France, par exemple, comptait 40% de logements touchés par ce problème en 2007 (ce pourcentage est proche de ce qu'on trouve dans les autres pays européens), avec des fuites ou problèmes discrets d'humidité dans 60 % environ des cas1). Bien que certaines moisissures soient adaptées à l'air sec, la plupart se développent de manière optimale dans un air humide et mal renouvelé.

Cependant, les moisissures sont aussi à l’origine de la découverte de la pénicilline, le premier antibiotique réellement efficace médicalement et produit naturellement par les moisissures du genre penicillium. D'autres, alors plutôt appelées levures (pour le genre Saccharomyces) sont également essentiels à la production de certains aliments, notamment les ferments (bien que certains ne soient pas des champignons mais des bactéries) pour la fabrication des fromages, ou encore pour la vinification, ou la panification) ; elles sont alors sans danger pour la santé quand elles sont consommées et permettent même d’éviter des contaminations par d’autres organismes pathogènes (qui pourraient se développer rapidement dans ces aliments et même nuire à leur conservation), et peuvent servir également à protéger ou assister la flore intestinale nécessaire à la digestion.

La toxicité des moisissures ne dépend pas seulement des espèces, mais aussi du milieu dans lesquels elles se développent et à la façon dont ce même milieu, transformé, peut les éliminer ou réduire les toxines produites. Ainsi les mêmes espèces de penicillium servant à la panification ou à la fabrication de fromages bleus peuvent devenir toxiques si les aliments préparés grâce à elles ne sont pas fabriqués dans des conditions strictes de dosage ou de qualité des composants entrant dans leur fabrication, et peuvent aussi dégager des spores qui, en phase de développement, peuvent s'avérer dangereux si le matériel pour les confiner n'est pas adapté.

De plus les toxines produites par les moisissures sont plus résistantes qu’elles, même à dose faible (elles résistent par exemple à la pasteurisation et sont souvent indétectables au goût comme à l'aspect des aliments consommés). Comprendre leur métabolisme et le maîtriser par des techniques précises de préparation et des mesures d'hygiène dans les laboratoires de préparation puis dans la conservation des aliments, permet d’éviter ou limiter très fortement la production des toxines par les moisissures, et donc la contamination des aliments produits par ces sous-produits dangereux.

Clostridium perfringens

Clostridium perfringens (anciennement appelé Clostridium welchii) est un bacille Gram positif. La bactérie est immobile, sporulée et anaérobie. Cette bactérie va produire des nécrotoxines, provoquant ainsi l'entérite nécrosante. La toxine majeure la plus fréquente est la toxine alpha, essentiellement produite par Clostridium perfringens type A. Cette toxine est impliquée dans de très nombreux cas de gangrène chez l'homme et les animaux. Seule ou en association avec d'autres toxines, elle cause également des mortalités brutales chez les porcs et les ruminants.

Rôles pathogènes[modifier]

Plusieurs espèces de clostridies telluriques et fécales peuvent lorsqu'elles sont introduites dans des tissus où elles trouvent les conditions d'anaérobiose nécessaires à leur développement, déclencher la gangrène gazeuse. C'est un processus d'infection locale intense, accompagné de phénomènes généraux graves dus aux toxines résorbées.

Il s'agit généralement de plaies profondes, atteignant les plans musculaires et comportant des tissus dévitalisés. Expérimentalement, il faut mille fois moins de clostridies pour déclencher l'infection dans des tissus dévitalisés que dans des tissus normalement irrigués et un million de fois moins s'il y a en outre des corps étrangers.

Une fois déclenché, le processus infectieux entraîne rapidement un cercle vicieux : les toxines nécrosantes augmentent la quantité de tissus dévitallisés (myonécrose) ; les hyaluronidases et collagénases favorisent la propagation des germes dans les tissus ; le dégagement de gaz, en comprimant les vaisseaux sanguins, augmente l'anoxie et l'anaérobiose et supprime l'apport par voie sanguine des substances de défense et antibiotiques, ce qui peut entraîner la nécessité d'amputations importantes.

La gangrène gazeuse peut être produite par différents germes, souvent associés. Les plus importants sont :

Cl. perfringens (= Cl. welchii) présent dans 95 % des cas. Cl. oedematiens (= Cl. novyi) présent dans 10 % des cas. Cl. septicum (= vibrion septique de Pasteur) présent dans 5 % des cas. Cl. histolyticum : peu pathogène à lui seul mais, lorsqu'il est associé à l'un des

précédents, il ajoute un élément de gravité par ses fortes propriétés protéolytiques. Cl. sporogenes : peu pathogène, il concourt à l'odeur nauséabonde de ces infections.

Le clostridium pubiserfringens peut en outre être responsable des affections suivantes :

appendicites gangréneuses ou entérites nécrotiques (surtout type F) septicémies survenant surtout comme complications de manœuvres abortives (Cl.

perfringens peut être présent dans la flore vaginale de 5 à 20 % des femmes) ou de cancer intestinal. L'hémolysine (lécithinase) du Cl. perfringens est une des seules hémolysines microbiennes à agir in vivo. L'hémoglobine libérée provoque un ictère bronzé (ictère + cyanose) et un blocage rénal menant à l'anurie

toxi-infection alimentaire due à des souches de type A dont les spores sont plus thermorésistantes (pour la majorité des souches, les spores sont vite tuées à 100 °C). Les toxi-infections alimentaires sont généralement bénignes et caractérisées par des douleurs intestinales et diarrhées après une incubation de 6 à 24 h.

Propriétés bactériologiques[modifier]

Morphologie[modifier]

Cl. perfringens se distingue des autres par son immobilité, la présence d'une capsule (peu visible dans les cultures), la très grande rareté de ses spores et un plus grand volume (plus ou moins 5 microns sur 1 micron).

Culture[modifier]

Les colonies sont rondes de plus ou moins 1 mm, fortement hémolytiques sur gélose au sang, lisses pour Cl. perfringens et souvent irrégulières pour les autres. En gélose profonde, il y a une production de gaz abondante. Les espèces se distinguent entre elles par la détermination des sucres fermentés, la production de sulfure d'hydrogène (H2S), la coagulation spongieuse du lait et surtout par les toxines produites.

Toxines[modifier]

Cl. perfringens secrète une douzaine d'enzymes et toxines, dont la principale est la toxine alpha caractéristique du type A (le plus fréquent et le plus important en médecine humaine).

Cette toxine alpha est une lécithinase qui exerce les effets suivants :

– hémolyse, aussi bien in vitro qu’in vivo ;– nécrose tissulaire ;– action létale par inoculation au cobaye ou à la souris ;– précipité autour des colonies productrices lorsqu'on les cultive sur une gélose additionnée de jaune d'œuf.

Les autres clostridies pathogènes sécrètent aussi diverses toxines antigéniquement distinctes (lécithinases moins actives que celle du Cl. perfringens, toxines nécrosantes, etc.).

Méthodes de diagnostic[modifier]

Examen microscopique[modifier]

La présence de bacilles Gram positif, assez gros avec capsule (Cl. perfringens) ou fins avec spores subterminales (autres clostridies) dans un pus d'odeur fétide, permet un diagnostic présomptif.

B. Culture[modifier]

Si l'examen direct a révélé une flore associée, on peut en chauffant à 70 °C éliminer les germes non sporulants. On peut aussi rendre les milieux sélectifs en ajoutant de la néomycine ou de la kanamycine à 100 gamma/ml, antibiotiques qui n'inhibent pas les clostridies. Les milieux les plus utilisés sont le milieu de Rosenow, la gélose profonde au thioglycolate, les géloses au jaune d'œuf ou au sang en jarre pour anaérobiose.

Prophylaxie et traitement[modifier]

La toilette chirurgicale des plaies et l'administration d'antibiotiques (pénicillines, tétracyclines et sulfamidés) avant que ne s'installe le cercle vicieux décrit plus haut (rôles pathogènes) constituent les principales méthodes prophylactiques. Ces mêmes méthodes seront encore employées, quoique moins efficacement, dans le traitement des cas déclarés. On pourra y adjoindre des séjours en oxygène hyperbare dans des caissons étanches.

Transmission[modifier]

Ces bactéries peuvent être présentes dans des aliments contaminés : viandes en sauce (bœuf bourguignon, bœuf en daube, langue...). Comme expliqué dans un cours illustré sur les toxi-infections alimentaires, la cuisson thermoactive la spore (la réveille) et crée une anaérobiose légère (chasse l'air). Lors du refroidissement, s'il est lent, la spore germe et se multiplie extrêmement vite dans la viande cuite. Croissance entre 10 et 52 °C. (optimum 43 °C: T=13 min.) Une ingestion massive de bactéries avec leur toxine est nécessaire à la TIAC (106/g), il s'agit donc d'une toxi-infection typique. Après ingestion, le passage de l'acide de l'estomac au pH neutre du grêle déclenche la sporulation et la libération d'entérotoxine, qui provoque la diarrhée. Cette diarrhée, douloureuse et très forte (« en chasse d'eau »), est peu dangereuse. Elle commence environ 12h après le repas contaminé (8-16h) et guérit aussi en 12h environ : 24h après le repas, tout est fini.

Cette bactérie peut être transmise par contact de la terre au niveau d'une plaie profonde et ainsi se développer pour entraîner une gangrène gazeuse

SALAMONELLES

APPLICATION

Cette méthode est applicable à la détection des Salmonella viables dans le cacao, le chocolat, la poudre de lait et autres produits laitiers en poudre, les cuisses de grenouille, les oeufs liquides et autres ovoproduits afin de déterminer s'il y a conformité aux articles B.04.012, B.08.011, B.21.031 et B.22.033 du Règlement de la Loi sur les aliments et drogues. Cette méthode révisée remplace les méthodes MFO-6, -10, -11 et -12, toutes datées du 30 novembre 1981.

2. DESCRIPTION

2.1 La présente version révisée comprend les modifications importantes suivantes apportées à la méthode analytique de détection des Salmonella spp. d'origine alimentaire:

1. Utilisation de la méthode de trempage pour le pré-enrichissement du lait écrémé et autres produits laitiers en poudre (8.1, 8.2).

2. Utilisation facultative de cultures réfrigérées de pré-enrichissement et d'enrichissement d'aliments déshydratés spécifiques (cacao, chocolat, poudre de lait et ovoproduits déshydratés) afin d'améliorer la productivité et la flexibilité au laboratoire (8.8, 8.9, 8.11, 8.12).

3. Inclusion de l'eau peptonée tamponnée (EPT) comme équivalent du bouillon nutritif pour l'enrichissement d'aliments en milieu non sélectif (8.10).

2.2 Méthodes équivalentes

Les méthodes MFHPB-20 et MFHPB-24, considérées équivalentes à la méthode décrite ici, peuvent être utilisées pour déterminer la présence de Salmonella afin d'établir s'il y a conformité avec les articles du Règlement de la Loi sur les aliments et drogues énumérés ci-dessus, ainsi qu'au Tableau 1 de la présente méthode. Ces méthodes se retrouvent dans le Volume 2 du Compendium de méthodes.

3. PRINCIPE

La méthode comporte cinq à six étapes distinctes. La manipulation initiale de l'aliment et l'enrichissement en milieu non sélectif (pré-enrichissement) varient selon le type d'aliment examiné (8.6).

3.1 Enrichissement en milieu non sélectif (pré-enrichissement)

L'échantillon est d'abord ensemencé dans un milieu liquide non inhibiteur afin de favoriser la récupération et la croissance des salmonelles soumises à un stress ou endommagées de façon sublétale par des facteurs comme l'exposition à la chaleur, la congélation, la déshydratation, les agents de conservation, une forte pression osmotique ou d'importantes fluctuations de température (8.1; 8.7).

3.2 Enrichissement en milieu sélectif

Des portions de chaque culture de pré-enrichissement sont ensemencées dans deux milieux d'enrichissement afin de favoriser le développement des salmonelles tout en retardant ou inhibant la croissance des micro-organismes compétiteurs (8.5).

3.3 Culture sur gélose sélective

Chaque culture d'enrichissement est ensemencée en stries sur un minimum de 2 géloses sélectives différentielles pour l'isolement des salmonelles (8.6).

3.4 Purification

Si les colonies présumées de Salmonella ne sont pas bien isolées, elles sont purifiées sur des géloses de MacConkey ou des géloses sélectives.

3.5 Sélection biochimique

Les isolats sont analysés en fonction de réactions biochimiques déterminantes.

3.6 Identification sérologique

Des antisérums somatiques polyvalents ou de groupage sont utilisés pour confirmer l'identification provisoire des isolats comme membres de la famille des Salmonella spp. Pour la confirmation, et si l'identification sérologique n'est pas possible, les cultures devraient être envoyées à un centre de référence pour le sérotypage complet.

La salmonellose est une infection bactérienne due aux entérobactéries de type Salmonella à l'exception des Salmonella Typhi et paratyphi. La plupart des personnes infectées par les Salmonella développent de la diarrhée, de la fièvre, et des crampes abdominales dans un délai de 12 à 48 heures après l'infection. La maladie dure en général de 4 à 7 jours, et la plupart des personnes récupèrent sans traitement. Pourtant, chez certaines personnes la diarrhée peut être sévère au point d'imposer l'hospitalisation du patient. Chez ces patients, l'infection à Salmonella peut proliférer des intestins à la circulation sanguine, et de là vers d'autres sites du corps et peut aller jusqu'à entraîner la mort sauf si la personne est traitée rapidement (notamment par des antibiotiques). Les personnes âgées, les enfants, les femmes enceintes et ceux qui ont des maladies provoquant des déficiences immunitaires ont plus de risques de contracter cette maladie.

Épidémiologie[modifier]

En 2009, environ 151 571 personnes ont été atteintes en Europe, avec une diminution progressive du nombre des cas les dernières années 1.

Contamination[modifier]

Voies et mode de contamination[modifier]

La contamination s’effectue par voie digestive, en consommant des aliments contaminés crus ou peu cuits : lait, viande — notamment viande hachée et volaille — œuf ou préparation à base d’œufs crus (sauce mayonnaise, crème fraîche, pâtisseries...), coquillages. La DI49.6 (dose infectante 51.635 %) est supérieure à 105 bactéries.

On distingue les salmonelloses aviaires, bovines, équines, humaines, porcines, etc., les caractéristiques cliniques dépendant de l’espèce infectée. Chez l’homme, la salmonellose se manifeste, après une période d’incubation de 12 à 48 heures, par des infections intestinales et toxi-infections : céphalées, diarrhées sanguinolentes, douleurs abdominales, fièvre, entérocolite aiguë, gastro-entérite, nausées et vomissements. Le germe pénètre par voie digestive et doit être ingéré en très grand nombre pour déclencher la maladie chez l’adulte sain. L’acidité gastrique serait entre autres responsable de la destruction de la majorité des germes ingérés. Ce comptage massif est réalisé par l’ingestion d’aliments dans lesquels le germe a pullulé comme dans un milieu de culture. Toutefois les nourissons et les jeunes enfants sont bien plus sensibles à l’infection qui peut être réalisée par l’ingestion d’un nombre minime de bactéries. De rares infections rénales ou ostéo-articulaires ainsi que des septicémies sont possibles . Il faut ingérer de 100 000 à 100 000 000 de bactéries Salmonella pour déclencher une infection.

Précision légales[modifier]

La déclaration auprès des autorités de la contamination est obligatoire. Elle permet une enquête dans le but de découvrir son origine et d'éviter une récidive.

Symptômes[modifier]

Diarrhée  : une déshydratation peut présenter des dangers chez les enfants en bas âge et les personnes âgées.

Crampes abdominales Fièvre Maux de tête Nausées , vomissements Vision floue Sang dans les selles

Toux

Prophylaxie[modifier]

distribution d'eau contrôlée bactériologiquement traitement des eaux hygiène générale contrôle alimentation collective

vaccination (voyageurs, personnel de santé, laboratoire, militaire, entourage (porteur chronique))

Notes et références[modifier]

1. ↑ The Community Summary Report on Trends and Sources of Zoonoses and Zoonotic Agents in the European Union in 2007 [archive], European Food Safety Authority

Voir aussi[modifier]

Salmonella Typhoïde Conservation de la viande

Source[modifier]

(en) salmonellose sur le site des CDC

Liens externes[modifier]

Fiche Orphanet Les dangers pour l'homme liés à la consommation des viandes. J. Fosse, 2003. Thèse

de médecine vétérinaire, Nantes [1].

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v · d · m

Infections bactériennes

Gram+/Firmicutes

Clostridium (Colite pseudo-membraneuse, Botulisme, Tétanos, Gangrène gazeuse) - infection à streptocoque du Groupe A et B (Scarlatine, Érysipèle) - Staphylococcus (Syndrome du choc toxique) - Bacilli (Charbon, Listériose)

Gram+/Actinobacteria

Mycobacterium: Tuberculose(Nodule de Ghon, Complexe de Ghon, Méningite Tuberculeuse, Mal de Pott, Écrouelles, Erythème induré de Bazin, Lupus vulgaire, Tuberculose miliaire) - Lèpre - Syndrome de Lady Windermere - Ulcère de Buruli -Actinomycetales: Actinomycose - Nocardiose - Diphtérie - Erythrasma

Gram-/|Spirochètes

Syphilis (Béjel) - Pian (médecine) - Pinta - Fièvre récurrente mondiale - Noma - Angine de Vincent - Maladie de Lyme - Fièvre de la morsure de rat (Sodoku) - Leptospirose

Gram-/ChlamydiaeChlamydophila (Ornithose) - Chlamydia (Chlamydiose, Lymphogranulome vénérien, Trachome)

Gram-/α Proteobacteria

Rickettsioses (Typhus, Fièvre fluviale du Japon, Fièvre pourprée des montagnes Rocheuses, Fièvre boutonneuse

méditerranéenne, Fièvre Q, Fièvre des tranchées, Rickettsiose vésiculaire) - Brucellose - Maladie des griffes du chatBartonelloses (Angiomatose bacillaire)

Gram-/β&γ Proteobacteria

Salmonella (Fièvre typhoïde, Fièvre Paratyphoide , Salmonellose) - autre infections intestinales (Choléra, Shigellose) - Zoonoses (Peste, Tularémie, Morve, Melioidose, Pasteurellose) - Autres: Coqueluche - Meningococcus (Meningococcies, Syndrome de Waterhouse-Friderichsen) - Légionellose - Fièvre purpurique brésilienne - Chancre mou - Donovanose - Gonorrhée