[medmed-09]

morphologie classification

définition

Une Entérobactérie est

un Bacille ou un Coccobacille Gram - souvent polymorphes

mobile par ciliature péritriche (très rares exceptions) ou immobile,
de culture facile sur géloses ordinaires
aéroanaérobie et de type fermentatif du glucose
oxydase négative
réduisant en général les Nitrates en Nitrites
habituellement catalase + (mais la catalase n'étant pas recherchée on s'expose parfois à des surprises)

On prendra garde qu'une définition aussi précise ne peut que supporter des exceptions : le genre Plesiomonas va intégrer les Enterobacteries bien qu'oxydase + à ciliature polaire en raison de ses parentés génétiques avec Proteus ! N'oublions pas que les caractères phénotypiques sont limités et que 100 % en taxonomie cela n'a guère de sens.

différents genres et espèces

Les différents genres actuels (entre parenthèses les espèces) d'après Bactériologie médicale (Le Minor- Véron) avec en gras les genres et espèces fréquents en microbiologie médicale :

Liste des genres et espèces d'Entérobactéries en 2002 (Bergeys)

Alterococcus
Arsenophonus
Brenneria
Buchnera
Budvicia (aquatica)
Buttiauxella (agrestis)
Calymmatobacterium
Cedecea (davisae,lapagei)
Citrobacter (freundii, diversus, amalonaticus)
Edwardsiella (tarda, hoshinae, ictaluri)
Erwinia
Enterobacter (aerogenes, cloacae, asburiae, agglomerans (voir Pantoea), gergoviae, sakazakii, taylorae, amnigenus, intermedium)
Escherichia-Shigella (coli, fergusonii, hermanii, vulneris, blattae, Shigella)
Ewingella (americana)
Hafnia (alvei)
Klebsiella (pneumoniae, oxytoca, planticola, terrigena)
Kluyvera (ascorbata, cryocrescens)
Leclercia (adecarboxylata)
Leminorella (grimontii, richardii)
Moellerella (wisconsensis)
Morganella (morganii)
Obesumbacterium (proteus)
Pantoea (agglomerans) genre remplaçant Enterobacter agglomerans
Pectobacterium
Photorhabdus
Plesiomonas
Pragia (fontium)
Proteus (vulgaris, mirabilis, penneri, rettgeri, myxofaciens)
Providencia (stuartii, alcalifaciens, rustigianii)
Rahnella (aquatilis)
Saccharobacter
Salmonella (enterica)
Serratia (marcescens, liquefaciens, rubidae, odorifera, plymuthica, ficaria)
Sodalis
Tatumella (ptyseos)
Trabulsiella ex Koserella ?
Wigglesworthia
Xenorhabdus (luminescens, nematophilus)
Yersinia (enterocolitica, frederiksenii, intermedia, kristensenii, pestis, pseudotuberculosis)
Yokonella (regensburgei)
(famille des Enterobacteriaceae, Ordre des Enterobacteriales (une seule famille), Classe des GammaProteae...)

antigènes

Les antigènes portés par les Entérobactéries, communs avec ceux d'autres bacilles gram - sont :

• l'antigène O, composé d'un lipide A commun et toxique, d'une partie polyosidique commune à toutes les Entérobactéries (le core) sauf de rares mutants et d'une partie polyosidique apportant la spécificité des formes S.
• les antigènes H, éventuellement sous deux phases (H1 et H2), de nature polypeptidique (flagelles)
• les antigènes K ou Vi polyosidiques (capsule, microcapsule)
• d'autres Ag comme ceux des pili (fimbriae) de nature protéique

Ag O

Comme les autres bactéries gram - , la paroi des Entérobactéries est recouverte d'une membrane externe dont le feuillet externe est constitué du LPS

image plus précise de la structure du LPS de Salmonella typhimurium

Certaines mutations affectent le core et/ou l'Ag O et on distingue:

• mutants R (Rough) = colonies rugueuses
• colonies S (Smooth)= colonies lisses ( bactéries non mutées, possédant l'Ag O)

La structure de l'Ag O est très variable d'une espèce à l'autre et au sein d'une même espèce, d'où le sérogroupage (E.coli, Salmonella)
Ag capsulaires

Certaines souches possèdent en plus une enveloppe polyosidique constituant une véritable capsule et donnant un aspect muqueux (colonies M : ex Klebsiella pneumoniae, certains E.coli). Ces souches présentent un Ag K qui masquent l'Ag O (on le détruit par chauffage 1 heure à 60 °C avant de rechercher l'Ag O).
Certaines Salmonella ( Typhi, Paratyphi C, rares Dublin ) possèdent des Ag de surface (Vi) polyosidiques de même nature que les AgK. Des phages les utilisent comme répcepteurs. Cet Antigène Vi est retrouvé aussi chez des Citrobacter.

Ag flagellaires H

Il existe des souches de Salmonella et d'autres Entérobactéries ( mobiles ! ) possédant un Ag H flagellaire, polypeptidique et souvent diphasique (2 gènes différents codent pour deux types de flagellines mais leur contrôle génétique fait que l'expression du gène est, pour un individu unique : dans la culture les deux types peuvent cohabiter).

2. habitat

Les Entérobactéries sont présentes dans de nombreux éco-systèmes, en particulier l'intestin qui leur a donné son nom mais aussi dans l'environnement (eau, sol). Elles peuvent être saprophytes, commensales ou pathogènes. Le cas d'E. coli est typique puisque cette bactérie est retrouvée dans les eaux souvent en provenance d'une contamination fécale, dans l'intestin et certains E. coli sont pathogènes chez l'homme ou l'animal.

3. pouvoir pathogène

Le pouvoir pathogène des Entérobactéries concerne les syndromes digestifs, les infections du tractus urinaire, et une maladie très particulière, la PESTE. D'autres localisations sont possibles mais liées souvent à la dissémination des germes à partir du foyer initial.
N'oublions pas que des Entérobactéries sont phytopathogènes comme Pantoea (Enterobacter agglomerans)
3.1. Syndromes digestifs

De nombreuses Entérobactéries sont capables d'infecter l'individu. Certaines sont toutefois plus pathogènes que d'autres :

• les Salmonella et particulièrement les Salmonella Typhi et paratyphiques
• les E. coli-Shigella
• Yersinia enterocolitica

Les divers modes d'action des bactéries entéropathogènes sont les suivants :

• la production d'une toxine cytotonique ou sécrétoire (cholera like) dans l'intestin déclenche les troubles car cette toxine se fixe sur les entérocytes ce qui provoque des modifications internes de la concentration de l'AMP cyclique (entérotoxine thermolabile de nature protéique) ou du GMP cyclique (entérotoxine thermostable de nature peptidique) provoquant des modifications de perméabilité ionique d'où la sortie d'eau et donc de la diarrhée.
• la production de cytotoxines (shigella-like ou non) provoque les lésions cellulaires. Il en existe évidemment de divers types :
  • des toxines de type perforine (comme la Streptolysine O ) ou des phospholipases (lécithinases) agissant sur la membrane plasmique ou les membranes internes.
  • des toxines interférant avec le métabolisme (inihibition de la synthèse des protéines par ex.) comme les toxines Shigella-like ou vérotoxines
  • des toxines provoquant des modifications du cytosquelette et pouvant provoquer ainsi un relâchement des jonctions serrées et la diarrhée.
• la bactérie est capable d'envahir les cellules et de s'y multiplier (virulence ) donc dispose de moyens lui permettant de s'opposer à la phagocytose-digestion :
  • empèche l'union lysosome-phagosome
  • détruit la membrane du phagosome
  • s'oppose aux enzymes lysosomiales en particulier aux peroxydes
• la bactérie est capable d'envahir la muqueuse (tissus) et de s'y multiplier (virulence) avec passage intracellulaire ou non
• la bactérie est capable de disséminer au delà des tissus locaux (vers le sang ou la lymphe)

On prendra garde que ces différents facteurs de virulence bactériens sont fonction de l'hôte.
De plus, ces différents facteurs de virulence sont exprimés à des degrés forts variables chez les différentes bactéries, sans être toujours bien connus, et peuvent atteindre des lieux variés du tube digestif (intestin grêle (duodénum, iléon, jéjunum), gros intestin). De plus la réaction dépend de l'hôte.
Quelques exemples :

Salmonella Typhi est d'abord multiplication intracellulaire suivie éventuellement d'une invasion lymphatique. Elle passe probablement par les cellules M de l'épithélium, cellules assurant le transfert aus système immunitaire (macrophages et celluels dentritiques)
Shigella dysenteriae, les EIEC (Entéro-invasifs) sont d'abord à multiplication intracellulaire et toxinogènes.
Les EPEC agissent essentiellement par "effacement" des microvillosités par une toxine altérant le cytosquelette cellulaire.
Les ETEC libèrent des entérotoxines cytotoniques
Les EHEC (entérohémorragiques) libèrent une quantité importante de cytotoxines dans le gros intestin probablement et peuvent être invasifs (peut être seulement chez certains individus). Ils libèrent aussi une toxine agissant sur le cytosquelette.
Yersinia enterocolitica et pseudotuberculosis envahissent la muqueuse intestinale près de la fin du grèle

3.2.Syndromes urinaires

E. coli est le pathogène le plus important au niveau du tractus urinaire. Il s'agit de certains sérovars O très particuliers ( O1, O2, O4, O6, O17, O18, O22, O75) qui sont en cause, les UPEC (uropathogènes). Ils gagnent le rein par la voie ascendante en remontant l'urêtre. Ce sont probablement des hôtes normaux de la flore commensale de l'individu qui sont en cause. Il existe très certainement une sensibilité individuelle particulière.
D'autres bactéries sont mises en cause dans ces infections du tractus urinaire, souvent à la suite de manipulations de type sondage chez des patients malades.

3.3. La peste

C'est Yersinia pestis qui est la cause de la peste, maladie redoutable et toujours possible car de nombreux foyers persistent dans le Monde, en particulier à Madagascar ou aus USA.
Yersin isola la bactérie de cadavres de pesteux en 1894 et Simond mis en évidence le rôle de la puce comme vecteur. Le rôle de réservoir des rats paraissait évident par la mortalité affectant ces animaux avant l'épidémie humaine. La peste est une anthropozoonose.
Trois grandes pandémies durant l'histoire :

• peste de Justinien au 6° siècle
• peste noire de 1347 à 1352 (et persistance en Europe jusqu'en 1845) qui a décimé les populations européenne de façon massive (entre 33 et 50 % des habitants). Par PCR on a pu montrer qu'un gène spécifique de Y. pestis était présent dans des cadavres d'un charnier de Montpellier datant du XIVe siècle, validant ainsi l'origine pesteuse de la peste noire (voir La Recherche 228 jan 2001).
• Honk Kong 1894 où Yersin isola la bactérie et l'étudia.

La maladie présente deux aspects possibles :

• la peste bubonique : les bacilles sont injectés ou déposés par une puce vectrice. Ils se multiplient sans bruit durant un à sept jours puis la maladie se déclare de façon foudroyante, avec une forte fièvre, des vomissements. On observe un bubon, gros ganglion lymphatique de la zone de la piqûre. L'infection se généralise par septicémie très rapidement. Mortalité 70 % en absence de traitement.
• la peste pulmonaire, causée par une contamination par voie aérienne déclanchant une pneumonie mortelle en absence de traitement en moins de 4 jours et qui est très contagieuse.

Lire "évidemment" La peste d'Albert CAMUS.

4. isolement

Les Entérobactéries cultivent sur tous les milieux sans inhibiteurs habituels en aérobiose et anaérobiose (GO, GTS, CLED, Gélose au sang, Gélose chocolat enrichie...).
L'isolement polyvalent sélectif utilise le milieu de Drigalki ou EMB. Les agents sélectifs utilisés sont le désoxycholate (pratiquement dans tous les milieux sélectifs des Entérobactéries), le cristal violet, le vert brillant...
Pour rechercher les Salmonella des milieux facilitent la recherche des colonies pouvant en être : on utilisera par exemple Hektoen, SS, Rambach agar ... Les caractères utilisés sont la non-utilisation du lactose, du saccharose et de la salicine ainsi que la production éventuelle d'H2S (Salmonella seulement). On ne peut en aucun cas affirmer que les milieux utilisés "favorisent" les Salmonella : toutes les bacilles gram - risquent d'y cultiver (sauf cas particuliers) mais peuvent donner des aspects différents de celui des Salmonella ou Shigella. Le cas du milieu Hektoen est particulièrement intéressant : il a été inventé pour éliminer les Proteus vulgaris saccharose + de l'analyse ultérieure mais les Pseudomonas y cultivent (donnant des colonies vertes ou bleues) comme les E. coli (donnant des colonies éliminées puisque saumon).
La recherche spécifique de Yersinia utilise le milieu Yersinia-CIN.

5. identification

Les Entérobactéries sont identifiées essentiellement par des microméthodes, inventées avec la galerie API20E dans les années 1970 pour identifier de nombreuses Entérobactéries pathogènes opportunistes. Ce sont :

• la galerie API20E, Rapid20E et ID 32 E
• l'Enterotube II
• des microméthodes automatisées (Vitek, Microscan...)

Galerie conseillée :

GO pour le réisolement (ATTENTION : à condition que le milieu d'origine soit ordinaire)
VF ou/et Hugh et Leifson glucosés (pouvant être avantageusement remplacés par Kligler...)
Kligler (pour le sérotypage et la vérification du caractère lactose)
API20E ou équivalent

Le sérogroupage est applicable au genre Salmonella, Shigella, Yersinia enterolitica et pour les E. coli entéropathogènes des nourrissons (bien discutable!).
La recherche des toxines se fait dans certains laboratoires hospitaliers.

6. traitement et antibiogramme

Le traitement des diarrhées est souvent symptomatique : la diarrhée est avant tout un moyen de défense de l'individu qui élimine ainsi le pathogène. Le grand danger est la déshydratation qui doit être compensée.
En cas de fièvre et d'invasion, l'antibiothérapie sera très sûrement nécessaire.
Les Gram - sont constamment résistants à la Pénicilline G qui ne peut pas pénétrer. Ils sont par contre le plus souvent sensibles à l'ampicilline, molécule résultatnt d'une modification simple de la pénicilline G.
Quelques particularités peuvent être notées chez les Entérobactéries :

• Proteus-Providencia-Morganella : résistent à la colistine et aux polymyxines
• Klebsiella résiste à la carbénicilline
• Serratia présente un aspect particulier avec la Colistine (cocarde)

C'est chez les Entérobactéries que les transferts de plasmides porteurs de la résistance à de multiples antibiotiques ont été mis en évidence. La découverte au Japon de Shigella multirésistantes chez un malade a conduit les chercheurs à trouver des E. coli commensaux qui avaient les mêmes résistances : ils ont pu ainsi montrer que la bactérie commensale avait transmis à la pathogène les gènes de résistance par l'intermédiaire d'un plasmide.

7. prophylaxie

La lutte contre les maladies d'origine digestive met en jeu la lutte contre le péril fécal .
Un vaccin, constitué de l'antigène polyosidiqueVi purifié, est utilisable pour Salmonella Typhi.. Un vaccin vivant est parfois utilisé dans les pays tropicaux pour la même bactérie. Le TAB, utilisé contre S. Typhi, ParaA et ParaB a été abandonné en raison de son efficacité limitée et des fortes réactions qu'il suscitait.
La lutte contre la peste c'est d'abord la lutte contre le rat donc une amélioration des conditions d'hygiène. Le vaccin existant est peu efficace. Une prophylaxie par antibiotiques est possible.