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Bactéries et virus

Résultat de la mise en culture (quelques jours à 37°C ) de l'empreinte de la main d'un enfant de 8 ans qui était simplement sorti jouer dehors comme d'habitude. A moins d'avoir un système immunitaire déficient, ces batéries ne sont pas dangereuses mais cela prouve qu'il y a de bonnes raisons de se laver les mains régulièrement ! Document Tasha Sturm / Cabrillo College.

Des bactéries aux deux visages (II)

La plupart des bactéries vivent dans l’intestin et en particulier le colon des êtres humains et des animaux, dans la bouche, sur la peau, sur le sol ou dans les aliments et sont inoffensives. Ce sont des agents biohimiques vecteurs de nombreuses transformations (ferments lactiques, etc) mais ils peuvent occasionnellement et par manque d’hygiène devenir infectieux. 

Décrivons trois bactéries bien connues parmi les 75000 espèces connues sur les millions existantes.

Le fameux pneumocoque (Streptococcus pneumoniae) est une bactérie commune présente chez 5 à 25% de la population dans la bouche, le nez et le pharynx. Tant qu'il reste cantonné à ces endroits la personne peut rester en bonne santé. En revanche, s'il descend vers les voies respiratoires, il peut provoquer une pneumonie. S'il remonte vers les oreilles, il peut provoquer une otite chez l'enfant. S'il infecte les muqueuses nasales, il peut provoquer des sinusites chez l'adulte. Enfin, s'il migre dans la circulation sanguine, il peut provoquer une méningite, une septicémie ou une bactériémie. Toutes variétés confondues, les pneumocoques sont porteurs de 90 types différents d''antigènes. La plupart des vaccins destinés aux adultes sont constitués d'un mélange des 23 antigènes principaux (vaccin 23-valent). Il existe également des vaccins conjugués qui protègent les enfants (entre 2 mois et 2 ans) contre 10 ou 13 souches bactériennes.

Le streptocoque est une bactérie arrondie que nous portons tous. On la retrouve dans la transpiration notamment (sous les aisselles, sur les bras, etc). Elle est généralement inoffensive et tous les sportifs en pleine action vivent très bien avec.

Toutefois, certaines souches dites à streptocoques A (Streptococcus pyogenes) sont porteuses de germes pathogènes à l'origine d'infections bénignes et non invasives (angine, impétigo, inflammation, etc) ou sévères et invasives (syndrome de choc toxique, bactériémie, infection cutanée nécrosante, méningite, etc). En revanche, les infections à streptocoques B (Streptococcus agalactiae) provoquent des infections graves et parfois mortelles.

En de très rares occasions le streptocoque peut subir des mutations et devient un véritable tueur. En effet, s'infiltrant dans le bras ou la jambe par exemple par le biais d'une petite plaie, il s'attaque aux chairs au point de les détruire, les zones infectées progressant jusqu'à 2.5 cm par heure ! Ce streptocoque mutant est capable de tuer un homme de manière fulgurante en l'espace de 24 heures si la zone infectée n'est pas extraite ou le membre amputé. Heureusement on recence très peu de cas de cette gravité.

Une autre espèce à deux visages est le staphylocoque doré (S.aueus). C'est une bactérie opportuniste qui devient pathogène au contact des toxines et de facteurs virulents. Elle devient alors très invasive et peut devenir dangereuse. Ce n'est donc pas sans raison qu'elle a mauvaise réputation et qu'elle fait l'objet de beaucoup d'études.

Une colonie de staphylocoques dorés. Leur couleur est liée à la présence d'un pigment protecteur à base de caroténoïde, la staphyloxanthine.

S.aureus est présent en permanence dans 20% de la population et jusqu'à 60% de la population de manière temporaire. On peut parfois le trouver dans les cavités antérieures des fosses nasales, dans la gorge et le tube digestif notamment.

Tant qu'il y demeure il peut rester inoffensif. Mais si suite à une blessure ou un autre agent pathogène (l'ingestion de nourriture périmée par exemple contenant des entérotoxines produites par S.aureus) il se multiplie et se dissémine et monte vers le cerveau par exemple ou descend vers le tube digestif, les poumons, le périnée ou infecte la peau, il peut devenir toxique et provoquer de graves infections. Raison pour laquelle sa présence dans les hôpitaux est toujours redoutée.

Vu ses effets, il est fortement déconseillé de s'arracher les poils du nez par exemple car en cas de blessure ou d'infection cela peut offrir à cette bactérie une voie d'accès directe au sang, aux méninges, aux poumons ou aux os et entraîner de sérieuses infections, voire dans le cas extrême entraîner la mort si l'infection est généralisée (le cas d'une septicémie) et si la personne n'est pas prise en charge rapidement.

Les infections qu'il provoque (nosocomiale, panari, septicémie, etc) peuvent normalement se soigner avec des vaccins ou des produits antisceptiques et le traitement ne dure que quelques jours. Si les symptômes persistent ou s'aggravent, il faut prendre des antibiotiques à base de β-lactame telle la Pénicilline ou la Méthicilline (il existe une dizaine de familles), et le traitement peut durer 2 semaines.

Toutefois, le staphylocoque doré a développé une résistance à ces antibiotiques (la souche SARM ou MRSA) ce qui augmente la difficulté de le combattre avec les traitements traditionnels, ce qui explique parfois le recours à l'hospitalisation. Mais même dans un hôpital a priori à l'abri des microbes, cette bactérie peut se cacher et infecter des personnes saines d'où l'obligation de respecter à la lettre les consignes d'hygiène.

La résistance des bactéries

Malgré ce titre aux relents de scénario de science-fiction, la résistance des bactéries est une réalité bien concrète et qui devient alarmante. Ne prenons qu'un chiffre extrait de l'actualité récente.

Selon le webzine "Wired", chaque année aux Etats-Unis deux millions de personnes contractent des maladies à cause de bactéries et de champignons qui sont devenus résistants à certains antibiotiques. Parmi ces malades, plus de 13% soit 23000 personnes en meurent. Indirectement, ces soins et ces décès augmentent les dépenses en soins médicaux de 20 milliards de dollars. L'Europe est également confrontée au même problème.

La résistance des bactéries devient un véritable problème de santé. En effet, il existe des centaines de formules chimiques pour créer des antibiotiques. Ils ont un spectre plus ou moins large et peuvent donc tuer différents types de bactéries, sauf si elles deviennent résistantes ou multirésistantes. Mais comment les bactéries deviennent-elles multirésistantes ?

Le transfert horizontal de gènes et la conjugaison bactérienne

L'une des facultés de certaines bactéries comme E.coli est leur capacité à compléter leur ADN. Il existe plusieurs mécanismes. Comme on le voit ci-dessous à gauche, E.coli dispose d'un appendice spécialisé appelé "pilus" qui n'est pas un flagelle (utilisé pour les déplacements) mais une sorte de tube flexible qui lui permet de transférer des informations génétiques en dehors du processus de reproduction habituel par mitose (division par scissiparité). Il existe trois types de pilus : le pilus commun qui assure l'adhésion cellulaire et participe à l'activité pathogène de la bactérie, le pilus sexuel qui permet de transférer des informations génétiques et le pilus électroconducteur qui permet de capturer des électrons libres.

Celui qui nous intéresse est le pilus sexuel car il permet aux bactéries de recevoir de l'ADN d'un donneur ou de capturer des fragments d'ADN disséminés dans le milieu (par exemple sur un cadavre de bactérie dont le cytoplasme et l'ADN se sont répandus alentour suite à la lyse - destruction - de sa paroi cellulaire). Comme un bras articulé versatile ou une pompe suceuse, la bactérie projète son pilus sexuel exactement là où se trouve un brin d'ADN qu'elle intègre ensuite dans son propre ADN. Ce mécanisme est appelé le transfert horizontal de gènes (par opposition au transfert vertical où le matériel génétique est hérité de l'ancêtre). Quand il s'établit entre deux organismes on parle de conjugaison bactérienne.

A gauche, deux bactéries E.coli (le récepteur à gauche et le donneur à droite) effectuant un transfert de matériel génétique à travers le pilus sexuel. A droite, une bactérie Vibrio cholerae porteuse du choléra en train de capturer un fragment d'ADN grâce à son pilus sexuel. L'image est obtenue par fluorescence. Les deux sp. Vibrio sont colorées en vert et les fragments d'ADN dispersés dans le milieu sont en rouge. Cliquer sur l'image pour lancer l'animation (GIF de 2.5 MB. L'image de gauche en noir et blanc est la même scène mais sans fluorescence; on ne distingue pas le pilus). Documents C.C.Brinton, Jr./U.Pittsburgh et A.Dalia et al. (2018).

Dans un article publié en 2018 dans la revue "Nature Microbiology", le biologiste Ankur B. Dalia de l'Université d'Indiana et ses collègues ont expliqué ce mécanisme sur base de l'observation in vivo de la bactérie Vibrio cholerae porteuse du choléra en train de capturer de l'ADN comme on le voit ci-dessus à droite. Du fait que les structures bactériennes impliquées sont extrêmement petites (< 0.1 micron), c'est la première fois qu'on observa ce mécanisme pourtant connu depuis des dizaines d'années.

Comme l'explique la biologiste Courtney K. Ellison coauteure de l'article, la bactérie projète son pilus sexuel de manière tout à fait ciblée : "C’est comme enfiler une aiguille. La taille du pore de la membrane extérieure [de la bactérie réceptrice] correspond presque à celle d’un brin d'ADN plié en deux, ce que semble avoir attrapé la bactérie. Si le pilus n’était pas là pour la guider, la probabilité que l’ADN atteigne le pore au bon moment et avec le bon angle pour traverser la paroi, est proche de zéro."

Le transfert horizontal de gènes représente un moyen important pour les bactéries d'améliorer leur ADN et d'évoluer. Car à force de partager leur ADN ou suite à des mutations (des erreurs de transcriptions lors de leur division), les bactéries peuvent devenir résistantes et même multirésistantes, c'est-à-dire capables de résister à plusieurs antibiotiques. Il est donc important de comprendre ce mécanisme, car plus nous en savons sur la manière dont les bactéries partagent leur ADN, plus les biologistes pourront aisément le contrer.

A consulter : EnsemblBacteria

Plus de 20000 génomes bactériens en ligne

De haut en bas et de gauche à droite : honneur au Penicillium, une bactérie qui vit sur un champignon, découverte en 1928 par le Pr. Alexander Fleming. On la retrouve sur le fromage bleu et le Roquefort; une bactérie Streptomyces coelicolor qui constitue les deux tiers des antibiotiques; la Salmonella typhimurium; Escherichia coli; des bactéries filamenteuses capables d'oxyder le fer et des bacilles. Documents Microbe Zoo/DLC-ME, Bioscinet, Agence Bsip, Microbe Zoo/DLC-ME, Dennis Kunkel et CNRI.

Les bactéries multirésistantes ou BMR sont 40 fois plus nombreuses qu'à la fin du XXe siècle et le nombre d'épisodes (de personnes infectées) augmente chaque année. Cela signifie qu'en cas d'infection, les bactéries résistantes se multiplient au détriment des souches normales et peuvent, sous certaines conditions, créer une véritable pandémie.

Certaines bactéries deviennent même hautement résistantes, pour lesquelles il n'existe aucun remède. C'est le cas de la spasmonelle kentuki, qui sévit surtout en Asie du Sud-Est. Si elle se dissémine et débarque sur un autre continent, les scientifiques n'ont aucun moyen de l'arrêter, preuve que le combat contre les microbes pathogènes est une lutte au quotidien.

Ne pas confondre cette forme de résistance avec la résistance naturelle de certaines bactéries aux antibiotiques comme les sp. Borrelia que transportent les tiques infectées vecteurs de la maladie de Lyme ou borréliose. Seuls deux antibiotiques spécifiques peuvent traiter cette maladie bénigne, traitement qui exige donc une analyse de sang préalable. Ceci dit, il existe des thérapies alternatives. On y reviendra à propos des maladies de la peau.

Les inconvénients de la promiscuité

Plus près de nous, dans notre vie quotidienne, le problème de la résistance des bactéries apparaît surtout dans l'élevage en batterie, où la densité des animaux est anormalement élevée comparée au milieu naturel (par exemple 1 poule sur la surface d'une feuille A4 !). Le risque d'infection y est élevé d'où l'emploi régulier d'antibiotiques. Mais revers de cette stratégie, elle donne naissance indirectement à des souches multirésistantes. Aussi depuis quelques années, on ne peut plus donner n'importe quels antibiotiques dans les élevages pour justement essayer d'enrayer la prolifération des bactéries résistantes.

Ce type d'élevage n'est donc pas une solution très saine et les médias s'en font régulièrement l'écho. C'est ici que la viande Bio et ses dérivés (les oeufs Bio, etc) prennent tout leur intérêt.

A gauche, des bacilles anthracis sous forme de spores (vert) grossis 1020 X. Il s'agit de procaryotes rouges qui infectent les poumons. Au centre, des moisissures noires Aspergillus versicolor (la forme arborescente) grossies 425 X libérant des spores asexuées (vertes). A droite, une colonie de Streptocoques pyogenes, vecteurs de la scarlatine notamment, la "2eme maladie de l'enfant" disait-on à une époque, après la rougeole et devant la rubéole (deux infections virales). En vert, des neutrophiles (leucocytes de la famille de globules blancs du système de défense immunitaire) sont en train d'engloutir les bactéries par phagocytose. Documents Dennis Kunkel Microscopy, Inc.

Nous pouvons citer un autre exemple où la promiscuité facilite le transport des agents infectieux. Tous les parents savent qu'en plaçant leur bébé dans une crèche, les bébés plus fragiles que les autres peuvent contracter des infections. Les soigner en les bombardant d'antibiotiques à titre préventif ou curatif est un réflexe qui peut protéger l'enfant contre des maladies bactériennes comme la scarlatine ou la méningite. Mais mieux vaut d'abord voir comment le système immunitaire de l'enfant peut lutter seul contre cette bactérie avant de lui prescrire des antibiotiques adaptés à son âge.

Ici encore, le meilleur traitement est la prévention : isoler le malade, retirer l'enfant sein temporairement de l'établissement et si ce n'est pas possible, de bien se laver tout le corps et en particulier les mains, premiers vecteurs de parasites.

Ceci dit, les parents ayant de petits enfants entendront parfois la responsable de leur crèche leur conseiller de laisser leur enfant malade dans l'établissement afin que leurs camarades acquièrent les anticorps pour lutter contre cet agent pathogène. Si effectivement la plupart des autres enfants se porteront bien, une fraction d'entre eux tomberont malade au grand dam de leurs parents. Ce n'est donc pas un conseil très sage que de laisser un enfant malade parmi des enfants sains.

Si le corps humain est parfaitement adapté peut lutter contre la plupart des bactéries, on ne peut pas en dire autant des virus face auxquels le corps humain est dépourvu de défenses. Même si nous pouvons les combattre avec des méthodes de bon sens (isolement, meilleure hygiène, incinération des victimes, etc.), les virus restent les maîtres du monde. C'est l'objet du prochain chapitre.

Prochain chapitre

Les virus

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