Service de Bactériologie Département des Maladies infectieuses et parasitaires Faculté de Médecine Vétérinaire Chapitre 7: Virulence et pathogénie Chapitre

Service de BactériologieDépartement des Maladies infectieuses et parasitaires

Faculté de Médecine Vétérinaire



Chapitre 7:Virulence et pathogénie

Chapitre 7:Virulence et pathogénie

Cours de bactériologie3ème candidature


Comment les bactéries provoquent les maladies?

mécanismes moléculaires d’interaction avec les cellules de l’hôte

= connaissances des armes d’attaque des bactéries

cours de bactériologie

= connaissance des armes de défense des hôtes

cours de physiologie, immunologie, histologie, biochimie, …

VIRULENCE ET PATHOGENIE

Pourquoi ?

• traitements spécifiques: pharmacologie (1er doctorat)

• prophylaxie vaccinale: vaccinologie (2ème doctorat)

maladies:

changement d’état de l’organisme dû à la perturbation des fonctions corporelles physiologiques suite à des lésions des tissus et organes

maladies infectieuses:

maladies provoquées par des organismes vivants (bactéries, parasites, prions, virus)


• bactériémie: bactéries véhiculées par le sang

• septicémie: multiplication des bactéries dans le sang (= infection du sang)

• sporémie: spores véhiculées par le sang

• toxémie: toxines véhiculées par le sang (entérotoxémie, hépatotoxémie, …)

maladies bactériennes:

Modes d’infection

• contact direct avec une surface biologique contaminée (= contagion)

• contact avec des objets inanimés contaminés

• air

• nourriture et eau

• sols

• arthropodes

• flore commensale

connaissances des habitats, de la biologie et des propriétés de résistance dans le milieu extérieur des bactéries

= chapitre 5 de systématique bactérienne !

• animaux (= contagieuse)

• tellurique

• endogène

Sources d’infection


Colonisation des surfaces

Pénétration / Traversée

Envahissement

Effets délétères

1

2

Infections généralisées via les muqueuses / la peau

4

3




Envahissement

Effets délétères

1

2

Infections « superficielles » (muqueuses, peau)




Envahissement

Effets délétères

1

2

Infections sous – cutanées ou sous - muqueuses

3




Envahissement

Effets délétères

1

2

Infections généralisées par les plaies (muqueuses, peau)

3


1) Colonisation des surfaces muqueuses/cutanées

• compétition bactérienne

• traversée de la couche de mucus

• résistance chimique / physique

• ADHESION


Adhésion >< péristaltisme, miction, larmes, cils vibratils, …

structures spécifiques protéiques

• adhésines fimbriaires (Ag F des bactéries Gram-)

• adhésines afimbriaires (adhésines Afa des bactéries Gram-)

• adhésines non fimbriaires (adhésines des bactéries Gram+)

• OMP (internalines, invasines, intimine)

structures non protéiques

• adhésines spécifiques de nature carbohydrates (peu étudiées)

• adhésines non spécifique (capsules, zooglée, …): sur cellules ou sur matériaux inertes (= biofilms)

variation d’expression (t°, ions, AA)

immunogènes dans les vaccins

SUR LES BACTERIES: adhésines


carbohydrates ou protéines de la membrane cytoplasmique: contacts entre cellules, accrochage à la matrice extracellulaire, récepteurs à hormones, … protéines de la matrice extracellulaire: fibrinogène, fibronectine, collagène, vitronectine, laminine, élastine, … présents en fonction de:

• espèce• race• individu• âge• organe

très spécifiques pour la grande majorité saturables (prévention)

SUR LES CELLULES OU LA MATRICE EXTRA-CELLULAIRE: récepteurs

VIRULENCE ET PATHOGENIEAdhésion >< péristaltisme, miction, larmes, cils vibratils,

…

2) Pénétration / Traversée des muqueuses

• MECANISME

• DEVENIR

• LIEU


CONSEQUENCES ET SUITES DE L’ADHESION: processus dynamique

Adhésion >< péristaltisme, miction, larmes, cils vibratils, …

du point de vue de la bactérie:

• production d’adhésines multiples

• production de toxines actives sur la cellule eucaryote

• injection de toxines dans la cellule eucaryote (phagocytose) du point de vue de la cellule eucaryote:

• réarrangement du cytosquelette et phagocytose

• production de cytokines inflammatoires

2) Pénétration/Traversée a) Mécanisme


passage entre les cellules: ouverture des jonctions serrées suite à l’adhésion et à l’action des cytokines inflammatoires sécrétées entrée dans les cellules épithéliales: adhésines + récepteurs • action sur le cytosquelette (mécanisme zipper: Listeria et Yersinia)• injection de toxines à action sur le cytosquelette (mécanisme trigger: Salmonella et Shigella)

blessures: mécaniques, physiques, chimiques, biologiques

Envahissement:sang, lymphe (extracellulaires)macrophages (intracellulaires facultatives)

Vie intracellulaire:VacuolePhagosomeCytoplasme

+ passage dans d’autres cellules

M

Sous-muqueuse

b) Devenir

2) Pénétration/Traversée

TRIGGER

ZIPPER

c) Lieu

intestin (#1 chez les animaux nouveau-nés)

amygdales (important chez le porcelet)

respiratoire (moins fréquent)

rénal (#1 chez l’homme)


2) Pénétration/Traversée

3) Envahissement

• LE COMPLEMENT

• LES PHAGOCYTES

• LES ANTICORPS

• LES LYMPHOCYTES CYTOTOXIQUES

• L’APPROVISIONNEMENT EN FER


3) Envahissement a) Le complément

bactérie

Activation « voie alternative »

Molécules de surface (Ag O)

Activation « voie classique »

Formation du C3b

Anticorps


Opsonisation et phagocytose (Gram+ et Gram-)

Dépôt


bactérie

Activation « voie alternative »

Molécules de surface (Ag O)

Activation « voie classique »

Formation du C3b

Anticorps


- masquage des antigènes de surface (capsules, …)- dérive / variation antigéniques- fixation des anticorps par l’extrémité Fc (protéine A des staphylocoques)

- masquage des molécules de surface (capsule K1 d’E. coli )

Opsonisation et phagocytose (Gram+ et Gram-)

Masquage des sites de dépôt de C3b (Ag O, AgK)

Dépôt

Formation du C3b


Lyse (Gram -)

Formation de C5b

Dépôt dans membrane externe + C6/C7/C8/C9

= Complexe d’Attaque Membranaire (MAC)

Migration C6/C7/C8/C9 dans membrane interne +


C3b + Bb + C3b = C5 convertase

Formation du C3b


Lyse (Gram -)

Formation de C5b

Dépôt dans membrane externe + C6/C7/C8/C9

= Complexe d’Attaque Membranaire (MAC)

Migration C6/C7/C8/C9 dans membrane interne +


C3b + Bb + C3b = C5 convertase

lyses enzymatiques

pas de dépôt du MAC (Ag O, Ag K, OMP)

Phagocyte

L


b) La phagocytose

3) Envahissement

PhagocytoseB

L

P

Migration (C5a)

L

Bactérie

Contact

Fc

C3b

Phagocyte

L


b) La phagocytose

3) Envahissement

PhagocytoseB

L

P

Migration (C5a)

L

Bactérie

Contact

Fc

C3b

Leucotoxine - Hémolysine

Hydrolyse

Pas d’opsonisation

Inhibition des modifications du cytosqueletteCroissance en structure trop grande

VIRULENCE ET PATHOGENIEb) La phagocytose3) Envahissement

L

B

P

• •

• •

•

PLFusion

Destruction

Présentation MHC-2

Lymphocytes Th2 CD4+

Lymphocytes B

Anticorps (bactéries extracellulaires)

VIRULENCE ET PATHOGENIEb) La phagocytose3) Envahissement

L

B

P

Inhibition de la fusion (Ag O)

Présentation MHC - 1

Immunité à médiation cellulaire: lymphocytes CTL CD8+

(bactéries intracellulaires)

Vie intracytoplasmique

Fusion

• •

• •

•

PL

Destruction

BP

Lyse phagosome (Hémolysine)

Présentation MHC-2

Activation des macrophages par IFN(bactéries intracellulaires facultatives)

Lymphocytes Th1 CD4+

Résistance

c) Anticorps

Fc

Fab

Voie classique d’activation du complément

Lyse spécifique (IgA, …)

Bactérie qui fixe l’extrémité Fc(protéine A de Staphylococcus aureus)

VIRULENCE ET PATHOGENIE3) Envahissement

Dérive / Variation antigéniques (! Vaccins !)

d) Les lymphocytes CD8+

L-CTL CD8+

Fab

Destruction des cellules infectées par des bactéries intracellulaires


Dérive / Variation antigéniquesLeucotoxine - Hémolysine

obligées (MHC-I)

d) Les lymphocytes CD4+

Destruction des cellules infectées par des bactéries intracellulaires


Cytokines (IFN)

Hyperactivation des macrophages

Destruction des bactéries

intracellulaires facultatives

Antagonisme de l’action de l’IFN sur la transcription des gènes des macrophages

LTh1 CD4+

facultatives (MHC-II)

e) Approvisionnement en Fe

TransferrineLactoferrineOvotransferrine

Fe+++

Bactérie #1

Récepteurs aux chélateurs eucaryotes


Chélateurs bactériens Fe+++ Récepteurs

Bactérie #2

Fe+++

Entrée directe


Erythrocytes (hémoglobine)

Cellules (ferritine)

Bactérie #1

HémolysineCytolysine


3) EnvahissementFer /

Chélateur


Erythrocytes (hémoglobine)

Cellules (ferritine)


3) Envahissement

Bactérie #2

! Lactobacillus: Fe++ Mn++ (= probiotiques)

4) Effets délétères

• EXOTOXINES PROTEIQUES

- cytolysines enzymatiques (phospholipases)

- cylosines formant pores aérolysine-like

- cytolysines formant pores cholestérol-dépendentes

- cytolysines formant pores de la famille RTX

- toxines A=B à activité intracellulaire directe

- toxines peptidiques à activité intracellulaire indirecte

- enzymes non « toxiques »

• REPONSES INFLAMMATOIRE ET IMMUNES

- endotoxines

- superantigènes

- hypersensibilités

VIRULENCE ET PATHOGENIEHémolysines, leucotoxines, neurotoxines, entérotoxines, cytotoxines, nécrotoxines… (en fonction des lésions ou signes cliniques reconnus)

Protéines

Cytosquelette

Noyau

Flux d’ions et de molécules d’eau

mRNA

Ribosomes

PFTs aérolysine-like: 7 monomères4) Effets délétères


a) Exotoxines protéiques

PFTs de la famille RTX: une seule molécule

Cytolysines (= à activité membranaire)

leucotoxines, hémolysines+ phagosome

Phospholipases

PFTs cholestérol-dépendentes: de 12 à 50 monomères

4) Effets délétères a) Exotoxines protéiques

• phospholipases: toxine de Clostridium perfringens, deux phospholipases de Listeria monocytogenes, …

• toxines formant pores aérolysine-like: aérolysine d’Aeromonas hydrophila, hémolysine de Staphylococcus aureus et St. intermedius, …

• toxines formant pores cholestérol-dépendentes: perfringolysine O (toxine ), streptolysine O (SLO), listériolysine (LLO), …

• toxines formant pores de la famille RTX (« Repeat in toxins »): hémolysine (Hly) d’Escherichia coli, leucotoxines/ hémolysines d’Actinobacillus pleuropneumoniae (Apx), leucotoxines de Mannheimia haemolytica (Lkt), …


4) Effets délétères a) Exotoxines protéiquesVIRULENCE ET PATHOGENIE

Toxines dimériques de type A=B à activité intracellulaire directe

1A + 4-8B

1(A+B)

A’

A

LF

EFB

1A + 1A’ + 1B1A + 1B: C2 of Clostridium botulinum

1A + 1B + 1B’

« Cytolethal Distending Toxins »

ToxineA=B

Métabolisme enzymatique

CytosqueletteNoyau

Métabolisme de l’ADN

Hypersécrétion d’eau et d’ions

A

B

A1

A2

Synthèse des protéines

AB

fixation par sous-unité B entrée de toute la toxine par « receptor-mediated endocytosis » passage intracytoplasmique via Golgi : toxines dimériques sortie de l’endosome grâce au sous-domaine T de B: toxines monomériques toxicité par sous-unité A après hydrolyse en A1 (= toxine activée) et A2

Vers le Golgi que la sous-unité A traverse via le système Sec61



modification de la cible par ADP-ribosylation: entérotoxine LT d’Escherichia coli, toxine de Clostridium spiroforme, exotoxine A de Pseudomonas aeruginosa, toxine diphtérique de Corynebacterium diphteriae, …

modification de la cible par glucosylation: toxine de Clostridium novyi, ToxA et ToxB de Clostridium difficile, …

modification de la cible par déamidation: toxines dermonécrotiques de Pasteurella multocida (PMT) et de Bordetella bronchiseptica (DNT), …



clivages enzymatiques de l’ARNr 16S: toxines Shiga (Vero) d’Escherichia coli des protéines SNARE: toxines tétanique (Clostridium tetani) et botuliques (Clostridium botulinum) des kinases PAPKK: facteur létal (LF) de la toxine charbonneuse (Bacillus anthracis)

activité adénylate cyclase intrinsèque: facteur oedématogène (EF) de la toxine charbonneuse (Bacillus anthracis)

Activation d’une cascade

Métabolisme enzymatique

Hypersécrétion d’eau et d’ions Toxine

oligopeptidique

Toxines peptidiques à activité intracellulaire indirecte

4) Effets délétèresVIRULENCE ET PATHOGENIE


Récepteur

Noyau

Entérotoxines STa d’Escherichia coli (18 et 19 acides aminés): le récepteur est la GMP cyclase + Yersinia enterocolitica, Klebsiella pneumoniae, …

Toxine


Enzymes non toxiques

• collagénase, élastase, hyaluronidase, streptokinase, streptodornase, …

• coagulase

• DNase, protéase, lipases, glucidases, …

• uréases avec production d’ammoniaque

irritation et inflammation (infections urinaires)

tamponner le pH stomaccal (hélicobactéries dans l’estomac

extension, protection, nutrition




• EXOTOXINES PROTEIQUES

- cytolysines enzymatiques (phospholipases)

- cylosines formant pores aérolysine-like

- cytolysines formant pores cholestérol-dépendentes

- cytolysines formant pores de la famille RTX

- toxines A=B à activité intracellulaire directe

- toxines peptidiques à activité intracellulaire indirecte

- enzymes non « toxiques »

• REPONSES INFLAMMATOIRE ET IMMUNES

- endotoxines

- superantigènes

- hypersensibilités


b) Réponses inflammatoire et immunes

• lipide A du LPS des Gram -

• acide teichoïque des Gram +



Endotoxines

• liaison à la « LPS-binding protein »

• interaction avec les macrophages (CD14+)

• production brutale de grandes quantités de cytokines

• activation des cascades du complément et de la coagulation

• vasodilatation, hypotension, coagulation intravasculaire disséminée

• décompensations multiples = choc septique (endotoxinique)

• coma, mort


• provoquent une interaction directe et non spécifique entre les CPA et les lymphocytes

• activation de trop de clones de lymphocytes

• hyperproduction de nombreuses cytokines

• décompensation généralisée (cfr endotoxine)

• choc, coma, mort



Exemples:- Entérotoxines de Staphylococcus aureus- Composant de membrane de Mycoplasma arthritidis

Superantigènes (immunotoxines)


hypersensibilité de type I

• anaphylaxie (IgE)

• immédiate

• pas d’origine bactérienne

VIRULENCE ET

PATHOGENIE

Hypersensibilités


• activation du complément, dépôt du MAC et lyse cellulaire

• recrutement de phagocytes et action des enzymes lysosomiaux

• anticorps opsonisants et phagocytose des cellules

• cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante d’anticorps (ADCC) par les cellules NK (avec récepteurs pour l’extrémité Fc des anticorps)

• parenté (mimétisme) antigénique entre le micro-organisme et les cellules/tissus de l’hôte

• fixation des IgM et IgG




hypersensibilité de type II Hypersensibilités

• Streptococcus pyogenes : myocarde

• Borrelia burgdorferi : cartilage articulaire

hypersensibilité de type III


VIRULENCE ET PATHOGENIE• dépôt des complexe immuns (IgM, IgG) dans les parois des petits vaisseaux sanguins activation de la cascade du complément recrutement de phagocytes action des enzymes lysosomiaux production de cytokines activation de la cascade de coagulation formation de thrombi dommages/bouchage des vaisseaux mort des cellules


Hypersensibilités

• dépôt des complexes immuns dans les tissus activation de la cascade du complément recrutement de phagocytes action des enzymes lysosomiaux dommages aux tissus locaux

• Borrelia burgdorferi (arthrites), actinophytoses (Actinobacillus lignieresii, Actinomyces bovis)

hypersensibilité de type IV

• immunité à médiation cellulaire hypersensibilité retardée: Th1 CD4+ (cytolyse à médiation par les cellules T: Tctl CD8+)

• infections par des pathogènes intracellulaires facultatifs tuberculose, paratuberculose, brucellose yersiniose (pseudotuberculose) francisellose (tularémie) rhodococcose, nocardiose

4) Effets délétèresVIRULENCE ET PATHOGENIE


Hypersensibilités

• survie dans les macrophages: épitopes sur MHC2, transformation LTh1, production de cytokines

• infiltration cellulaire continue, diffuse ou granulomateuse (= « tubercules » avec cellules épithélioïdes et géantes de Langhans)

• transformation caséeuse et destruction des tissus

• activation des macrophages par interféron • intradermoréaction positive (tuberculination)





Chapitre 8:Traitement de l’infection

Chapitre 8:Traitement de l’infection



Traitement de l’infection

Bactériostase/Bactéricidie

Mécanismes d’action et cibles

Spectres d’activité antibactérienne

Mécanismes de résistance

Associations

Quelques définitions

Distribution in vivo (pharmacocinétique) et toxicité: voir 1er doctorat

Principes cliniques d’application chez l’animal: voir 2ème et 3ème doctorat

Traitement de l’infectionQuelques définitions

Antibiotiques: tous sauf ceux cités (+ dérivés semi-synthétiques)

Molécules à activité anti-bactérienne d’origine naturelle (au départ) pouvant être utilisées par voie générale ou locale dans un but thérapeutique ou prophylactique

Antiseptiques: nitrofuranes, quinolones, nitroïmidazoles

Molécules à activité anti-bactérienne d’origine synthétique pouvantêtre utilisées par voie générale ou locale dans un but thérapeutique (à action spécifique) ou prophylactique (à action non spécifique; voir chapitre 9)

Antibiomimétiques: sulfamidés et diaminopyrimidines

Molécules à activité anti-bactérienne d’origine synthétique agissant par mime d’un molécule impliquée dans le métabolisme bactérien pouvant être utilisées par voie générale ou locale dans un but thérapeutique ou prophylactique

Traitement de l’infectionMécanismes d’action et cibles

Inhibiteurs de la synthèse de la paroi bactérienne

Perturbateurs des membranes externe et cytoplasmique

Inhibiteurs de la synthèse protéique

Inhibiteurs de la synthèse des acides nucléiques

Inhibiteurs métaboliques de la synthèse de l’acide folique (inhibiteurs compétitifs ou antibiomimétiques)

PAROI

MEMBRANE CYTOPLASMIQUE

CYTOPLASME

Chaîne croissante de peptidoglycan

Peptidoglycan:chaînes assemblées

Lipid carrier C55

Lipid carrier C55 + unité de peptidoglycan

Précurseurs

-lactames:Pénicillines +Céphalosporines

Glycopeptides

Polypeptide

Fosfomycine

Inhibiteurs de la synthèse de la paroi bactérienne

Traitement de l’infection Mécanismes d’action et

cibles

Perturbateurs des membranes externe et cytoplasmique


Gram- Gram+

PERIPLASME

Membrane cytoplasmique

CYTOPLASME

Membrane externe

Ponts de Bayer

CYTOPLASME

Membrane cytoplasmique

PEPTIDOGLYCAN

Tyrocidines

Polymyxines

Mécanismes d’action et

cibles

Inhibiteurs de la synthèse protéique


Aminosides Aminocyclitols

Erreurs de lecture

Tétracyclines Fucidines

Liaison amino-acyl tRNA

Nitrofuranes

Codon-anticodonMacrolides

Translocation

Phénicolés Lincosamides Pleuromutilines Streptogramines

Transpeptidation

3’ 5’ mRNA

Polypeptide

Sous-unité 30S rRNA16s

Sous-unité 50S rRNA23S

Acide aminé

tRNA tRNA

Mécanismes d’action et

cibles

RNA polymérase DNA dépendante

Ansamycines

Topo-isomérases

(Fluoro)quinolones Novobiocine

Inhibiteurs de la synthèse des acides nucléiques


U - A - C - C - G - U- A

5’ 3’

3’ 5’

Nitro-imidazoles Quinoxalines

DNaseI

Déstabilisation


Inhibiteurs métaboliques de la synthèse de l’acide folique et des bases puriques et pyrimidiques

(inhibiteurs compétitifs ou antibiomimétiques)


PABA

glutamate

ptéridine

folate FH2 FH4

nucléotides

précurseurs

SulfamidésDihydroptéroate

synthétase

Diaminopyrimidines

Dihydrofolate réductase



a. Spectre étroit sur les bactéries Gram+

b. Spectre étroit sur les bactéries Gram-

c. Spectre large sur les bactéries Gram+ et Gram-

d. Spectre très large sur les bactéries Gram+ et Gram-, y compris Proteus sp. et/ou Pseudomonas aeruginosa

e. Spectre particuliers comprenant en plus ou uniquement les mycoplasmes, anaérobies strictes, intracellulaires, spirochètes …

Spectres d’activité antibactérienne

a. Spectre étroit sur les bactéries Gram+

Traitement de l’infectionSpectres d’activité antibactérienne

Benzyl-pénicillines (pénicilline G, cloxacilline, nafcilline)

Céphalosporines de 1ère génération (céfapirine, céfalexine, céfacétrile, céfazoline)

Polypeptide (bacitracine)

Glycopeptides (vancomycine, teicoplanine)

Tyrocidines

Macrolides, lincosamides, streptogramines, pleuromutilines

Fucidines

Novobiocine

Ansamycines

b. Spectre étroit sur les bactéries Gram-

Polymyxines

La plupart des aminosides (<dihydro>streptomycine, néomycine, kanamycine: pas les bactéries anaérobies strictes)

Aminocyclitols (spectinomycine)

Quinolones classiques

c. Spectre large sur les bactéries Gram+ et Gram-


Aminopénicillines (ampicilline et dérivés <amoxicilline, …>)

Céphalosporines de 2ème génération (céfalonium, ceftiofur)

Phénicolés (chloramphénicol, florfénicol)

(Tétra)cyclines

Nitrofuranes

Sulfamidés

Diaminopyrimidines

d. Spectre très large sur les bactéries Gram+ et Gram-, y compris Proteus sp. et/ou Pseudomonas aeruginosa

Carboxypénicillines (carbénicilline, ticarcilline)

Céphalosporines de 3ème et 4ème générations (céfopérazone, cefquinome, …)

Polymyxines (pas le genre Proteus)

Certains aminosides (gentamicine, tobramycine, apramycine, amikacine: pas les anaérobies strictes)

Fluoroquinolones

e. Spectre particuliers comprenant en plus ou uniquement les mycoplasmes, mycobactéries, anaérobies strictes, chlamydies, rickettsies, spirochètes, …


Céphalosporines de 3ème génération (cefzulodine: genre Pseudomonas)

Fosfomycine (Enterobacteriaceae)

Aminosides (surtout streptomycine: genre Mycobacterium)

Aminocyclitols (spectinomycine: mycoplasmes)

Macrolides (mycoplasmes, spirochètes, chlamydies, certaines rickettsies)

Lincosamides (mycoplasmes)

Pleuromutilines (spécialement mycoplasmes et anaérobies strictes)

Phénicolés (chlamydies, rickettsies)

Tétracyclines (mycoplasmes, chlamydies, rickettsies, protozoaires)

Nitrofuranes (mycoplasmes)

Fluoroquinolones (mycoplasmes, chlamydies, rickettsies; pas les anaérobies)

Ansamycines (genre Mycobacterium)

Nitro-imidazoles (bactéries anaérobies strictes)

Quinolaxines dioxydes (anaérobies strictes)

Sulfamidés (chlamydies, rickettsies, protozoaires)

TEMPS

LOG VIABILITE

Contrôle

Sulfamidés

Chloramphénicol

Streptomycine

Pénicilline

Bactériostase / Bactéricidie


Concentrations minimales inhibitrice (CMI) et bactéricide (CMB)

Bactériostatiques / Bactéricides

Bactériostase / Bactéricidie


Bactériostatiques

Bactéricides

TétracyclinesMacrolides (faible concentration)LincosamidesPleuromutilinesPhénicolésNovobiocineSulfamidésDiaminopyrimidines

Pénicillines/CéphalosporinesPolypeptideGlycopeptideFosfomycinePolymyxinesTyrocidines (?)AminosidesSpectinomycineMacrolides (forte concentration)StreptograminesNitrofuranes(Fluoro)quinolonesAnsamycinesNitro-imidazoles


a. Insensibilité/Mutation/Modification/Protection de la cible

b. Synthèse de novo d’une cible insensible

c. Augmentation de la quantité d’analogue

d. Inactivation enzymatique/biochimique de l’antibiotique

e. Imperméabilité/Imperméabilisation des membranes

f. Mécanisme d’efflux

Mécanismes de résistance- mécanismes constitutifs- mécanismes acquis

Traitement de l’infectionMécanismes constitutifs de résistance

a. Insensibilité de la cible

lactames, macrolides, lincosamides, pleuromutilines, ansamycines, novobiocine, (fluoro)quinolones, sulfamidés, diaminopyrimidines

d. Imperméabilité des membranes et paroi

Membrane externe: lactames à spectre étroit, macrolides, lincosamides, pleuromutilines, ansamycines, novobiocine, polymyxines (genre Proteus)

Peptidoglycan des Gram+: polymyxines, aminosides à spectre étroit, aminocyclitols, quinolones classiques

c. Inactivation de l’antibiotique

Enzymatique: lactames (! Gram négatives !)

Biochimique: anaérobiose (aminosides, aminocyclitols), aérobiose (nitroïmidazoles), ions bivalents (cyclines)

Traitement de l’infectionMécanismes acquis de résistance

a. Mutation/Modification/Protection de la cibleMutations: lactames, polymyxines, ansamycines, novobiocine, aminosides, aminocyclitols, (fluoro)quinolones, sulfamidés, diaminopyrimidines

Modification: macrolides, lincosamides, pleuromutilines (! gènes inductibles !), glycopeptides

Protection: cyclines

lactames, sulfamidés, diaminopyrimidines



sulfamidés: PABA présent dans le pus par exemple

Traitement de l’infectionMécanismes acquis de résistance

d. Inactivation enzymatique de l’antibiotique

lactames, aminosides, aminocyclitols, phénicolés, cyclines, macrolides, lincosamides, pleuromutilines

e. Imperméabilité/Imperméabilisation des membranes et paroi

Membranes externe et/ou cytoplasmique: tous


cyclines, (fluoro)quinolones, macrolides, lincosamides, pleuromutilines


a. Insensibilité/Mutation/Modification/Protection de la cible



d. Inactivation enzymatique/biochimique de l’antibiotique


Mécanismes acquis de résistance

Gènes acquis par transformation et intégrés de manière stable sur des plasmides, des transposons, des transposons conjugatifs, des intégrons, … (voir chapitre 2)

Gènes transférés entre bactéries par conjugaison plasmidique

Buts:

• élargir le spectre antibactérien

• rendre sensible des bactéries résistantes

• synergie d’action sur les bactéries

Associations d’antibiotiques


bactériostatique + bactériostatique: indifférence (synergie)

bactériostatique + bactéricide: antagonisme (indifférence/synergie)

bactéricide + bactéricide: synergie (indifférence)

Principes empiriques:

lactames + oxapénames (inhibiteur lactamases): synergie

TEMPS

LOG VIABILITE

Contrôle

Sulfamidés

Chloramphénicol

Streptomycine

Pénicilline


Pénicilline + Streptomycine



Associations de familles différentes avec effet de synergie

bactéricide + bactéricide

• -lactames + aminosides: benzylpénicilline/dihydrostreptomycine

• -lactames + polymyxines: amoxicilline/colistine

• -lactames + novobiocine: benzylpénicilline/novobiocine

• Lincosamides + aminosides: lincomycine/néomycine

• Lincosamides + aminocyclitol: lincomycine/spectinomycine

• Macrolides + nitroïmidazoles: spiramycine/métronidazole

• Fluoroquinolones + -lactames

• Fluoroquinolones + aminosides (Pseudomonas aeruginosa)

• Pénicilline G + érythromycine Rhodococcus equi



• Sulfamidés + diaminopyrimidines: sulfadiazine (5)/triméthoprime (1)


• Tylosine + tétracycline Pasteurella & Mannheimia

• Polymyxines + Sulfamidés/Triméthoprime

• -lactames + oxapénames: amoxicilline/acide clavulanique

bactériostatique + bactériostatique

bactériostatique + inhibiteur de -lactamases

bactéricide + bactériostatique

Associations de familles différentes avec effet de synergie


• -lactames + tétracyclines

• -lactames + phénicolés

• Macrolides + phénicolés

• Lincosamides + phénicolés

• Pénicilline procaïne + sulfamidés1


1 Car la procaïne = analogue PABA

Associations de familles différentes avec effet d’antagonisme

bactéricide + bactériostatique

-lactames: pénicillines


• Spectre étroit:• pénicilline G*, benzylpénicilline*,cloxacilline*, nafcilline*, méticilline, …

• Spectre large: ampicilline*, amoxicilline*• Spectre très large: carbénicilline, ticarcilline

-lactames: céphalosporines

• Spectre étroit:• céfapirine*, céfalexine*, céfazoline*, céfacétrile*, céfalotine, …

• Spectre large: • ceftiofur*, céfalonium*, céfaclor, céfuroxime, céfamandole, céfonicide, …

• Spectre très large: • céfopérazone*, cefquinome*, ceftazidime

Sur la synthèse de la paroi

Polypeptides

• Spectre étroit: bacitracine* (intramammaire, local)

Macrolides

• Erythromycine*, spiramycine*, tylosine*, tilmicosine*, acétylisovaléryltylosine* • Oléandomycine, rosaramicine, azithromycine, kitasamycine

Lincosamides

• Lyncomycine*, clindamycine*, pirlimycine*


Pleuromutilines

• Tiamuline*, valnémuline*

Sur la synthèse protéique

Sur les membranes

• polymyxine B*, polymyxine E* (colistine)Polymyxines

Nitrofuranes

• Nitrofurantoïne (urinaire)


Aminosides

• Spectre étroit:• streptomycine*, dihydrostreptomycine*, kanamycine*, néomycine*, paromomycine*, framycétine*

• Spectre très large: • gentamicine*, apramycine*, tobramycine, amikacine

Aminocyclitols

• Spectinomycine*

Sur la synthèse protéique

Cyclines

• Florfénicol*, Thiamphénicol! Chloramphénicol*: usage interdit en animaux de rente !

• Tétracycline*, oxytétracycline*, doxycycline*, chlortétracycline*, …

Phénicolés

Traitement de l’infectionSur la synthèse d’acides nucléiques

• Rifaximine*: usage intramammaire

• Rifampicine: traitement de la tuberculose ! Réserver à la médecine

humaine !

• Novobiocine*: usage intramammaire (+ pénicilline)

Ansamycines

Nitro-imidazoles

(Fluoro)quinolones

Novobiocine

! Usage interdit en animaux de rente !• Métronidazole* (animaux de compagnie)• Ronidazole (anti-protozoaire chez le pigeon)

• Aucune quinolone classique (acide nalidixique) en médecine vétérinaire• Fluoroquinolones en médecine vétérinaire: fluméquine*, enrofloxacine*, danofloxacine*, marbofloxacine*, difloxacine*, ibafloxacine*


Des dizaines de molécules dont en médecine vétérinaire: sulfachlorpyridazine*, sulfaclozine*, sulfadazine*, sulfadiméthoxine*,

sulfadimidine*, sulfadoxine*, sulfaméthoxazole*, sulfanilamide*

Plusieurs molécules, mais seul le triméthoprime* est utilisé en médecine vétérinaire

Sur le métabolisme des bases puriques et pyrimidiques

Sulfamidés

Diaminopyrimidines





Chapitre 9:Prophylaxie de l’infection

Chapitre 9:Prophylaxie de l’infection



Plan général du chapitrePlan général du chapitre

Moyens chimiques Moyens physiques Moyens biologiques

Moyens chimiques Moyens physiques Moyens biologiques

Prophylaxie de l’infection

Moyens chimiques

• antiseptiques/désinfectants définitions spectres principes actifs applications

• promoteurs de croissance


Moyens physiques

Moyens biologiques


Désinfectants:

Molécules à activité anti-bactérienne d’origine synthétique ne pouvant être appliquées que sur des matériaux inertes, jamais sur les tissus organiques

Promoteurs de croissance:

Antibiotiques ou antiseptiques administrés par voie orale à dose faible (10x inférieure à la dose thérapeutique) dans le but de réduire la pression d’infection en général pendant certaines périodes de la vie de l’animal et favoriser la productivité

Antiseptiques:

Molécules à activité anti-bactérienne d’origine synthétique pouvantêtre utilisées par voie générale ou locale dans un but thérapeutique (à action spécifique) ou prophylactique (à action non spécifique; antiseptie, aseptie)

Moyens chimiques

Antiseptiques/désinfectants: définitions

a. Spectre classique sur les bactéries Gram+ et Gram-

b. Spectre large étendu aux mycobactéries

c. Spectre très large étendu aux spores bactériennes


Antibactériens

Moyens chimiques

Antimicrobiens

Prions (?) < Coccidies - Cryptosporidies < Spores < Mycobactéries

< Giardia < Virus non enveloppés (petits) < Trophozoïtes <

Bactéries Gram - < Levures, moisissures < Virus non enveloppés

(grands) < Bactéries Gram + < Virus enveloppés

Antiseptiques/désinfectants: spectres

Prophylaxie de l’infection Moyens chimiques

Antiseptiques/désinfectants: à spectre classique• dérivés phénolés

→ un à deux cycles benzène substitués (halo-, thio, nitrophénols)

→ antiseptiques de surface cutanée & inertes (Dettol®, Créoline®)

→ irritants, surtout sur les muqueuses, toxiques per os

→ parfois les mycobactéries

• surfactants

→ une région hydrophobe + une région hydrophile anionique (= détergents), cationique (spectre classique) ou amphotère (spectre large)

→ antiseptiques de surfaces cutanée et muqueuse & industrie alimentaire (amphotères) (Zéphiron®, Roccal®, Cétavlon®)

→ toxiques per os

→ résistances acquises possibles par mutations ou sur plasmides


Antiseptiques/désinfectants: à spectre classique

• chlorhexidine

→ molécule azotée et chlorée proche des surfactants cationiques (résistances croisées)

→ antiseptiques de surface cutanée et muqueuse (trayons) (Hibitex®, Hibitane®, Stérilon®)

→ non toxique

• ions métalliques

→ cations lourds (Zn++, Cu++, Hg++, As++)

→ antiseptiques de surfaces cutanée et muqueuse & blessures (pédiluves: Zn(SO4)2 ou Cu(SO4)2)

→ intoxications ? (Hg par exemple)

→ résistance d’origine plasmidique (réparation de l’ADN)


Antiseptiques/désinfectants: à spectre classique• dérivés alcoolés

→ chaîne de C de longueur variable

→ antiseptiques de surface cutanée (trayons):éthanol 95° + acétone (dégraissant) + eau (réhydratant); éthanol 70° (= éthanol 95° + eau);méthanol potentialise les effets des hypochlorites

→ toxique per os

• eau oxygénée

→ peroxyde d’hydrogène (H2O2)

→ antiseptiques de surface cutanée et blessures & petits ustensiles

→ irritant sur muqueuses et blessures

→ des bactéries et les cellules eucaryotes produisent des catalases


Antiseptiques/désinfectants: à spectre très large• dérivés iodés

→ I2 (peu actif), iodures K ou Na (peu solubles dans l’eau, plus dans l’alcool = teinture), iodophores (matrice emprisonnant l’I2 et le libérant progressivement)

→ peau, petites blessures (teinture d’iode), traitement général par voie orale ou intra-veineuse (KI, NaI), peau, blessures, trayons (iodophores: Ioxan®, Isobétadine®)

→ irritations (teintures), intoxication ou iodisme (KI, NaI)

• aldéhydes

→ formaldéhyde (sous forme liquide <= formol> ou vapeur), glutaraldéhyde

→ désinfectants de matériel en liquide, de locaux par fumigation (formol dans le système all-in/all-out); antiseptique des affections du pied des ruminants, porcs et chevaux (formol)

→ mortel per os, irritant et allergisant en vapeur


Antiseptiques/désinfectants: à spectre très large

• composés libérant de la chlorine

→ hypochlorites (pas sur les mycobactéries, eau de Javel®), chloramines

→ désinfectants de bâtiments, matériel (industrie laitière), véhicules

→ toxiques per os (hypochlorites), peu toxiques (chloramines)

• acides/bases

→ acides (HCl, H2SO4, acides salicylique, benzoïque, undécylénique, …), alcalis (NaOH, CaO, Ca<OH>2, Na2CO3)

→ désinfectants de surface, cadavres, neutralisation de terres acides (alcalis), désinfectants de matériels, bâtiments ou cadavres (CaO), décontamination de prélèvements cliniques contenant des mycobactéries, antifongiques cutanés (acides)

→ corrosifs, mortels par ingestion

• oxyde d’éthylène: n’est plus utilisé car trop toxique (sécurité du travail)

• type et nombre d’organismes

• temps de contact

• concentration

• température

• pH

• matières organiques

• dureté de l’eau

• combinaisons: méthanol + hypochlorite


Antiseptiques/désinfectants: facteurs influençant leur emploi

-, sauf les dérivés iodés

biofilms, capsule, zooglée


Antiseptiques/désinfectants: applications

• phénols: antiseptiques généraux (peau + sols)• surfactants (QACs): matériel, pédiluves, plaies, petite chirurgie• surfactants amphotères: industrie alimentaire• chlorhexidine: blessures, industrie laitière (mamelle)• ions métalliques: antiseptiques généraux, pédiluves• alcools: antiseptiques généraux (peau, petit matériel)• eau oxygénée: antiseptique général (plaies, petit matériel)• dérivés iodés: nombreux usages selon le dérivé (plaies, mamelle, chirurgie préparatoire, …)• aldéhydes/formol: bâtiements en fumigation, culture en liquide• aldéhydes/glutaraldéhyde: matériel, locaux, …• composés libérant de la chlorine/hypochlorites + chloramines: bâtiments, industrie laitière (matériel), véhicules, • acides/bases: très variable selon le composé exact (bâtiments, air, industrie des aliments, abattoirs, carcasses, cadavres, …)


Promoteurs de croissance: définition & utilisation

• antibiotiques ou antiseptiques particuliers utilisés dans la nourriture à des doses dix fois inférieures aux doses thérapeutiques afin d’obtenir un effet positif sur la croissance des animaux

• à différencier de l’usage prophylactique dirigé contre certains pathogènes des antibiotiques / antiseptiques à certaines périodes de la vie de l’animal

• interdits en Europe depuis le 1er janvier 2006

• toujours beaucoup utilisés hors Europe

Moyens physiques• chaleur

chaleur humide chaleur sèche froid


• radiations ionisantes non ionisantes

• filtration

• dessication simple lyophilisation

Moyens chimiques

Moyens biologiques

• chaleur humide: par coagulation des protéines

o température inférieure à 100° C = pasteurisation (60°C pendant 30 minutes ou 80°C pendant 10 minutes) (formes végétatives, mais pas les spores)

o à 100° C = eau bouillante (spores après plusieurs heures)

o vapeur à pression atmosphérique = excellent pouvoir de pénétration (spores en 90-120 minutes)

o tyndallisation = trois cycles d’exposition à température de pasteurisation pendant 20 à 45 minutes étalés sur trois jours (excellents contre les spores pour des produits sensibles à de hautes températures)

o vapeur à plus d’une atmosphère = autoclavage (toutes les spores sont détruites en 60 minutes)

o plusieurs centaines de degrés pendant quelques secondes = Ultra Haute Température (UHT) (tout les organismes sont détruits)

Moyens physiquesProphylaxie de l’infection

La chaleur:

Moyens physiquesProphylaxie de l’infection

La chaleur (humide):

Applications

Produits biologiques: lait (pasteurisation, UHT)

Divers matériaux biologique ou inertes: lait (bouillir), petit matériel médical et de chirurgie (eau bouillante, vapeur)

Divers matériaux biologique ou inertes: milieux de culture, matériel de chirurgie, cadavres, … (autoclavage)

Produits sensibles à de hautes températures: milieux de culture (tyndallisation)

Spectre

• formes végétatives

• spores (longue exposition en four Pasteur)

Moyens physiquesProphylaxie de l’infectionLa chaleur:

• chaleur sèche: par oxydation (= extension de la dessication)

o cautérisation = brûlures

o lance-flamme = incendie

o incinération = bûcher

o air chaud = four Pasteur (150°C pendant 2 heures ou 180°C pendant 30 minutes)

Applications

Foyers infectieux: gangrène, lèpre, organes lors du prélèvement pour la bactériologie (cautérisation)

Matériaux inertes: bâtiments lors de grandes épidémies (peste humaine) ou de maladies contagieuses (lèpre) (incendie)

Matériaux organiques ou inertes: cadavres, litières, excréments, anciennes cultures bactériennes (incinération)

Matériaux inertes: équipement en verre (four Pasteur)

Moyens physiques


La chaleur:

• froid = moyen de conservation (lyophilisation)

o réfrigération à 4°C: pas pour Pasteurella/Mannheimia

o congélation à -20°C: mort cellulaire au cours de la congélation et de la décongélation surtout (formation de crystaux). Survie variable selon l’espèce.

o congélation à -75°C: avec agent cryoprotecteur (longue survie)

Applications

Echantillons cliniques

Collections de bactéries à court terme

Collections de bactéries à long terme

Moyens physiques


La dessication:

• simple:

o moyen de décontamination non compatible avec la pratique

o entérobactéries très résistantes (plusieurs mois; voir chapitre 5)

o Intervient dans la lyophilisation

• lyophilisation = dessication sous vide et à basse température (= freeze-drying)

Application

Collections de bactéries à très long terme

Moyens physiques


Les radiations:

• ionisantes: action par dommages à l’ADN

o particulaires = rayons cathodiques et

o électromagnétiques = rayons et X

Spectre

Virus < Spores < Gram+ < Gram-

Applications

Rayons : industrie alimentaire (Deinococcus radiodurans)

Rayons : produits pharmaceutiques et chirurgicaux, matériaux plastiques, aliments pour animaux germ-free

Moyens physiques


Les radiations:

• non ionisantes:

o infra-rouge: action par dégagement de chaleur

o ultra-violets (240-280 nm): action par dommages à l’ADN

Applications

Ultra-violets: locaux de chirurgie, hotte de cultures cellulaires (fortement absorbés par matières organiques)

Spectre

Spores < Gram+ < Gram- (virus: sensibiité variable)

Moyens physiques


La filtration:

• méthode non destructive !

o filtres en surface: les micro-organismes sont retenus en surface

o filtre en profondeur: les micro-organismes se perdent dans des recoins (ouate, fibre de verre, …)

Applications

Liquides: milieu de cultures et solutions sensibles à la chaleur, eau non potable

Gaz: air d’une salle de chirurgie, chambre d’immunodéprimé, chambre de contagieux, locaux pour animaux germ-free

Moyens physiques

• méthodes immunologiques vaccins immunsérums colostrum


• méthodes non immunologiques adhésines/récepteurs bactériophages probiotiques prébiotiques

Moyens biologiques

Moyens chimiques


Méthodes immunologiques

Immunsérums:

Sérums contenant des anticorps spécifiques que l’on transfère à un hôte pour le protéger immédiatement contre une infection bactérienne (= immunité passive)

Colostrum:

Ou premier lait. Il est le seul moyen pour les mammifères domestiques de recevoir des anticorps maternels.

Vaccins:

Préparations d’antigènes bactériens, permettant la production d’anticorps spécifiques (= immunogènes), assurant la protection à terme de l’hôte contre les infections par cette espèce bactérienne (= immunité active). Les antigènes/immunogènes dériveront souvent de facteurs de virulence (antigènes de surface O et/ou K, adhésines, toxines, …)

Moyens biologiques

Prophylaxie de l’infection Moyens biologiques

Méthodes non immunologiques Adhésines/Récepteurs:

Sur base de l’interaction spécifique entre adhésines bactériennes et récepteurs cellulaires, des espoirs ont été mis, à une époque, dans l’utilisation d’adhésines purifiées pour saturer les récepteurs cellulaires ou dans celle de récepteurs pour saturer les adhésines bactériennes et ainsi prévenir la colonisation par les bactéries

Ces espoirs ont chaque fois été déçus, étant donné la nécessité d’intervenir avant l’infection pour que la méthode soit efficace.

Aujourd’hui: recherche de tels analogues dans le lait, les légumes et les fruits

Les airelles (cranberries) sont particulièrement intéressantes !


Bactériophages:

Virus des bactéries servant dans la lysotypie. A une époque, des espoirs ont été mis dans l’utilisation de ces virus pour prévenir et/ou traiter des maladies bactériennes, surtout à hauteur de l’intestin.

Moyens biologiques

Méthodes non immunologiques

Ces espoirs ont chaque fois été déçus, étant donné la nécessité d’intervenir avant l’infection pour que la méthode soit efficace.

Prophylaxie de l’infection Probiotiques:

Espèces bactériennes non pathogènes, administrées par voie orale, pour coloniser l’intestin et y contrer, soit préventivement, soit thérapeutiquement, la colonisation par des espèces pathogènes ou pour rétablir une flore équilibrée lors de dysbactériose

Moyens biologiques


Applications potentielles: la prévention des diarrhées néonatales

Applications « réelle »: la prévention de la salmonellose chez la volaille

Mode d’action: production de bactériocines

Genres concernées: Carnobacterium, Lactobacillus, Bifidobacterium, …

Entre charlatanisme, empirisme et science


Prébiotiques:

Nutriments favorisant spécifiquement la croissance d’une (ou plusieurs) espèce(s) bactérienne(s) bénéfique(s) dans l’intestin(Par exemple des probiotiques)

Moyens biologiques


Domaine encore expérimental dans le cadre des maladies

Documents

Service de Bactériologie Département des Maladies infectieuses et parasitaires Faculté de Médecine Vétérinaire Chapitre 7: Virulence et pathogénie Chapitre