L'agent pathogène du charbon (anthrax)

L'anthrax est une maladie infectieuse aiguë qui touche les humains et les animaux (domestiques et sauvages).

Le nom russe de la maladie fut donné par SS Andrievsky en lien avec une importante épidémie survenue dans l'Oural à la fin du XVIIIe siècle. En 1788, grâce à une expérience héroïque d'auto-infection, il prouva l'identité de l'anthrax chez l'homme et l'animal et confirma définitivement son indépendance nosologique. L'agent causal – Bacillus anthracis – fut décrit à plusieurs reprises par différents auteurs (Pollender A., 1849; Dalen K., 1850; Braun F., 1854), mais son rôle étiologique fut finalement établi par R. Koch (1876) et L. Pasteur (1881).

B. anthracis (genre Bacillus) appartient à la famille des Bacillaceae (classe Bacilli). Il s'agit d'un gros bâtonnet de 5 à 8 µm de long, parfois jusqu'à 10 µm, pour un diamètre de 1,0 à 1,5 µm. Les extrémités des bâtonnets vivants sont légèrement arrondies, tandis que celles des bâtonnets morts sont coupées et légèrement concaves. Dans les frottis, les bâtonnets sont disposés par paires et très souvent en chaînes, surtout les plus longs sur un milieu nutritif, ressemblant à une tige de bambou. Le bâtonnet de charbon se colore bien avec tous les colorants à l'aniline et est Gram positif. Il ne possède pas de flagelles et forme des spores, mais uniquement à l'extérieur du corps humain ou animal, en présence d'oxygène et d'une certaine humidité. La température optimale pour la sporulation est de 30 à 35 °C (la formation de spores ne se produit pas en dessous de 12 °C et au-dessus de 43 °C). Les spores sont situées au centre et leur diamètre ne dépasse pas celui de la cellule bactérienne. La formation de spores survient lorsque les bactéries manquent de sources d'énergie, d'acides aminés ou de bases. Ces sources de nutrition étant présentes dans le sang et les tissus, la sporulation ne se produit pas dans l'organisme. L'agent responsable de l'anthrax forme une capsule, mais uniquement dans l'organisme d'un animal ou d'un humain; on l'observe rarement sur des milieux nutritifs (contenant du sang ou du sérum). L'encapsulation des bactéries pathogènes est un mécanisme de protection. Induite par des facteurs présents dans le sang et les tissus, elle forme des capsules lorsque les bactéries sont présentes dans l'organisme ou lorsqu'elles sont cultivées sur des milieux contenant du sang, du plasma ou du sérum. La teneur en G + C de l'ADN varie entre 32 et 62 mol % (pour l'ensemble du genre).

L'agent responsable de l'anthrax est un aérobie ou un anaérobie facultatif. La température optimale de croissance est de 37-38 °C, le pH du milieu étant de 7,2-7,6. Il est peu exigeant pour les milieux nutritifs. Sur milieu dense, il forme de grandes colonies caractéristiques, mates et rugueuses, de forme R. La structure des colonies, due à la disposition en chaîne des bâtonnets, formant des fils partant du centre, ressemble à des boucles ou à une crinière de lion (Fig. 98). Sur gélose contenant de la pénicilline (0,05-0,5 U/ml), après 3 heures de croissance, les bacilles se désintègrent en boules individuelles disposées en chaîne, formant un phénomène de « collier de perles ». En bouillon, le bâtonnet, de forme R, se développe au fond, formant un sédiment ressemblant à un morceau de coton, tandis que le bouillon reste transparent. B. anthracis est virulent sous forme R et perd sa virulence lorsqu'il passe à la forme S. Ces bâtonnets forment des colonies rondes et lisses aux bords lisses sur un milieu dense et présentent une turbidité uniforme en bouillon. Dans ce cas, les bâtonnets perdent leur capacité à s'organiser en chaînes dans les frottis et acquièrent l'apparence de coccobactéries, disposées en amas.

B. anthracis est très actif biochimiquement: il fermente le glucose, le saccharose, le maltose et le tréhalose avec formation d'acide sans gaz, forme du H₂S, fait cailler le lait et le peptonise, est catalase-positif et possède une nitrate réductase. Ensemencé par injection dans une colonne de gélatine à 10-12 % de viande-peptone, il provoque sa liquéfaction couche par couche.

Pour distinguer B. anthracis des autres espèces de Bacillus, un ensemble de caractéristiques est utilisé.

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Structure antigénique de l'agent pathogène de l'anthrax

L'agent responsable de l'anthrax possède des antigènes somatiques et un antigène capsulaire de nature protéique (constitué d'acide D-glutamique), formé principalement dans l'organisme des animaux et des humains. L'antigène somatique de nature polysaccharidique est thermostable et se conserve longtemps dans l'environnement extérieur et dans les cadavres d'animaux. La réaction diagnostique de thermoprécipitation d'Ascoli repose sur sa détection. Le bacille du charbon possède également des antigènes communs au genre Bacillus.

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Facteurs de pathogénicité de l'agent pathogène de l'anthrax

Le facteur de virulence le plus important du bacille du charbon est la capsule. Sa perte entraîne une perte de virulence. La capsule protège B. anthracis de la phagocytose. Un autre facteur de virulence important, responsable de la mort des animaux, est une toxine complexe contenant trois composants: le facteur I, composé de protéines et de glucides, et deux facteurs purement protéiques (facteurs II et III). La synthèse de cette toxine complexe est contrôlée par le plasmide pXOl de 110 à 114 DM. Ce plasmide contient trois gènes qui déterminent la synthèse des principaux composants de l'exotoxine:

• gène cua - facteur d'œdème (EF);
• gène pag - antigène protecteur (PA);
• gène lef - facteur létal (LF).

Le produit du gène cua (OF) est l'adénylate cyclase, qui catalyse l'accumulation d'AMPc dans les cellules eucaryotes. Le facteur œdémateux entraîne une augmentation de la perméabilité vasculaire.

L'antigène protecteur induit la synthèse d'anticorps protecteurs (le plus immunogène est toutefois le complexe des trois composants de la toxine neutralisée), tandis que le facteur létal provoque la mort des animaux. Les trois composants de la toxine agissent en synergie. La synthèse de la capsule charbonneuse est également contrôlée par le plasmide рХ02 avec mm 60 MD.

Résistance de B. anthracis

Sous sa forme végétative, l'agent pathogène de l'anthrax présente la même résistance aux facteurs environnementaux et aux produits chimiques que les autres bactéries non sporulées: à des températures supérieures à 75 °C, il meurt en 5 à 10 minutes, et dans les carcasses animales, sous l'influence des déchets des bactéries putréfiantes, en quelques jours. Les spores du bacille du charbon sont extrêmement stables: elles survivent dans le sol pendant des décennies, dans l'eau pendant plusieurs années, sous l'influence directe du soleil, elles meurent en 20 jours ou plus, bouillies, elles sont détruites en 45 à 60 minutes, autoclavées à 110 °C en 5 minutes, et supportent jusqu'à 3 heures de chaleur sèche (140 °C). Les spores survivent longtemps dans la laine et les peaux d'animaux utilisés pour divers tannages, ainsi que dans la viande salée.

Épidémiologie de l'anthrax

La principale source de la maladie du charbon est constituée par les herbivores malades. Pendant toute la durée de la maladie, ils excrètent l'agent pathogène dans le sol par l'urine, les excréments et la salive, l'infectant ainsi. Ainsi, le sol, particulièrement riche en matière organique, devient un réservoir supplémentaire de l'agent pathogène. Les animaux sont principalement infectés par voie alimentaire (par l'alimentation et l'eau potable contaminées par des spores), plus rarement par transmission (par les piqûres de mouches, de tiques et de taons, qui transportent l'agent pathogène à partir d'animaux malades, de cadavres et d'objets infectés de l'environnement extérieur); très rarement par voie aérienne. L'agent pathogène ne se transmet pas par contact direct d'un animal malade à un animal sain.

L'homme contracte l'anthrax par contact direct avec des carcasses d'animaux, lors du dépeçage de carcasses d'animaux abattus de force, lors des soins prodigués à des animaux malades, lors de la consommation de viande ou de produits carnés provenant d'animaux malades, ou encore par contact avec de la laine, des peaux, du cuir ou des soies infectés par l'agent pathogène ou ses spores. La contamination d'une personne saine par une personne malade est extrêmement rare.

Les portes d'entrée de l'infection sont la peau et les muqueuses des voies intestinales et respiratoires. Selon la porte d'entrée, le charbon humain se manifeste sous forme cutanée (le plus souvent, jusqu'à 98 % des cas), intestinale ou pulmonaire. La période d'incubation varie de quelques heures à 6 à 8 jours, le plus souvent 2 à 3 jours. La forme cutanée se manifeste par un anthrax, généralement localisé sur les parties exposées du corps (visage, cou, membres supérieurs), plus rarement sur les zones couvertes par les vêtements. Un anthrax est une sorte de foyer de nécrose hémorragique, au sommet duquel se forme une vésicule au contenu séreux et sanguinolent ou une croûte dense noir-brun. La peau et le tissu sous-cutané de l'anthrax et de son pourtour sont œdémateux et saturés d'exsudat séreux-sanglant, mais on n'observe généralement ni suppuration ni abcès. Les tissus enflammés et l'exsudat contiennent un grand nombre de bacilles entourés d'une capsule.

Dans la forme intestinale, on observe une intoxication générale avec manifestations catarrhales et hémorragiques du tractus gastro-intestinal (nausées, vomissements sanglants, diarrhée sanglante, douleurs abdominales et lombaires). La maladie dure de 2 à 4 jours et se termine le plus souvent par la mort.

La forme pulmonaire du charbon est extrêmement rare et se manifeste par une bronchopneumonie accompagnée d'une intoxication générale profonde, de douleurs thoraciques, d'un malaise général, d'une forte fièvre, d'une toux accompagnée d'expectorations, d'abord muqueuses, puis sanglantes. Le décès survient entre le deuxième et le troisième jour. En règle générale, toutes les formes de charbon s'accompagnent d'une forte fièvre (39-40 °C). La forme la plus grave du charbon est la forme septique, qui peut être primaire ou résulter d'une complication d'une autre forme de la maladie. Elle se caractérise par de nombreuses manifestations hémorragiques et la présence d'une grande quantité de l'agent pathogène dans le sang, le liquide céphalorachidien et plusieurs organes. Les cas de charbon chez l'homme sont sporadiques.

L’immunité post-infectieuse est associée à l’apparition d’antitoxines et d’anticorps antimicrobiens (protecteurs).

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Diagnostic en laboratoire de l'anthrax

Le matériel d'étude est le suivant: pour la forme cutanée, le contenu des vésicules, l'écoulement d'un anthrax ou d'un ulcère; pour la forme intestinale, les matières fécales et l'urine; pour la forme pulmonaire, les expectorations; pour la forme septique, le sang. Divers objets environnementaux (sol, eau), produits alimentaires, matières premières d'origine animale et autres matériaux peuvent être étudiés. Pour détecter l'agent pathogène, une méthode bactérioscopique est utilisée: détection de bâtonnets Gram positifs entourés d'une capsule (dans du matériel animal ou humain) ou contenant des spores (objets environnementaux). La principale méthode de diagnostic est bactériologique: isolement d'une culture pure et son identification, avec des tests obligatoires de pathogénicité pour les animaux de laboratoire. En cas de forte contamination du matériel étudié par une microflore associée, particulièrement putréfiante, un test biologique est utilisé: des souris blanches ou des cobayes sont infectés par voie sous-cutanée. En présence de B. anthracis, les souris et les cobayes meurent en 24 à 26 heures, les lapins en 2 à 3 jours, avec des signes de septicémie générale; la rate est fortement hypertrophiée et une infiltration se forme au site d'injection. Les frottis sanguins et organiques contiennent des bâtonnets capsulaires.

Parmi les réactions sérologiques, la réaction de thermoprécipitation d'Ascoli est principalement utilisée à des fins diagnostiques. Elle est utilisée lorsqu'il est difficile d'isoler une culture pure de l'agent pathogène (notamment lors de l'examen de la laine, des peaux, des soies et d'autres objets). La réaction d'Ascoli repose sur la détection d'antigènes thermostables de l'agent pathogène, qui se conservent beaucoup plus longtemps que les cellules végétatives viables et les spores du bacille du charbon. Pour le diagnostic rétrospectif de l'anthrax, un test allergique à l'anthrax est utilisé.

Traitement de l'anthrax

Le traitement de l'anthrax est complexe. Il vise à neutraliser la toxine et à combattre l'agent pathogène: on utilise des immunoglobulines anti-anthrax et des antibiotiques (pénicillines, tétracyclines, érythromycine, etc.).

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Prophylaxie spécifique de l'anthrax

Le premier vaccin contre la maladie du charbon a été obtenu par L. Pasteur en 1881, et en Russie par L.S. Tsenkovsky en 1883, à partir de souches affaiblies de Bacillus anthracis. Actuellement, en Russie, un vaccin vivant, sans spores et sans capsule, est utilisé pour prévenir la maladie du charbon chez l'homme et l'animal. Il est préparé à partir d'une souche avirulente du bacille du charbon. Ce vaccin est très efficace. La vaccination est administrée une fois, par voie cutanée ou intradermique, aux personnes susceptibles d'être infectées par la maladie du charbon en raison de leur profession. Une revaccination est administrée au bout d'un an.