Staphylocoques

Le staphylocoque a été découvert en 1878 par R. Koch et en 1880 par L. Pasteur dans du matériel purulent. Après avoir infecté un lapin, L. Pasteur a finalement prouvé le rôle du staphylocoque comme agent causal de l'inflammation purulente. Le nom « staphylocoque » a été donné en 1881 par A. Ogston (en raison de la disposition caractéristique des cellules), et ses propriétés ont été décrites en détail en 1884 par F. Rosenbach.

Les staphylocoques sont des cellules sphériques à Gram positif, géométriquement régulières, d'un diamètre de 0,5 à 1,5 µm, généralement regroupées en amas, catalase-positives. Ils réduisent les nitrates en nitrites, hydrolysent activement les protéines et les graisses, et fermentent le glucose en conditions anaérobies pour former de l'acide sans gaz. Ils peuvent généralement se développer en présence de 15 % de NaCl et à une température de 45 °C. La teneur en G + C de l'ADN est de 30 à 39 mol %. Les staphylocoques ne possèdent pas de flagelles et ne forment pas de spores. Ils sont répandus dans la nature. Leur principal réservoir est la peau des humains et des animaux et leurs muqueuses communiquant avec l'environnement extérieur. Les staphylocoques sont des anaérobies facultatifs; une seule espèce (Staphylococcus saccharolyticus) est anaérobie stricte. Les staphylocoques ne sont pas exigeants en milieux nutritifs et se développent bien sur des milieux ordinaires. La température optimale de croissance est de 35-37 °C et le pH de 6,2-8,4. Les colonies sont rondes, de 2 à 4 mm de diamètre, à bords lisses, convexes, opaques et colorées de la couleur du pigment formé. La croissance en milieu liquide s'accompagne d'une turbidité uniforme; avec le temps, un sédiment meuble se dépose. En milieu ordinaire, les staphylocoques ne forment pas de capsule. Cependant, en cas d'ensemencement par injection dans de la gélose semi-liquide avec du plasma ou du sérum, la plupart des souches de S. aureus forment une capsule. Les souches acapsulaires en gélose semi-liquide se développent sous forme de colonies compactes, tandis que les souches capsulaires forment des colonies diffuses.

Les staphylocoques ont une activité biochimique élevée: ils fermentent le glycérol, le glucose, le maltose, le lactose, le saccharose et le mannitol avec libération d'acide (sans gaz); ils forment diverses enzymes (plasmacoagulase, fibrinolysine, lécithinase, lysozyme, phosphatase alcaline, DNase, hyaluronidase, tellurure réductase, protéinase, gélatinase, etc.). Ces enzymes jouent un rôle important dans le métabolisme des staphylocoques et déterminent en grande partie leur pathogénicité. Des enzymes telles que la fibrinolysine et la hyaluronidase sont responsables du fort pouvoir invasif des staphylocoques. La plasmacoagulase est le principal facteur de leur pathogénicité: elle protège contre la phagocytose et convertit la prothrombine en thrombine, ce qui provoque la coagulation du fibrinogène, recouvrant ainsi chaque cellule d'un film protéique qui la protège des phagocytes.

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Facteurs de pathogénicité des staphylocoques

Le staphylocoque est un micro-organisme unique. Il peut provoquer plus de 100 maladies différentes, classées en onze classes selon la Classification internationale de 1968. Les staphylocoques peuvent affecter n'importe quel tissu et organe. Cette propriété des staphylocoques est due à la présence d'un important complexe de facteurs pathogènes.

Facteurs d'adhésion - l'attachement des staphylocoques aux cellules tissulaires est dû à leur hydrophobicité (plus elle est élevée, plus les propriétés adhésives sont fortes), ainsi qu'aux propriétés adhésives des polysaccharides, éventuellement aussi de la protéine A, et à la capacité de se lier à la fibronectine (un récepteur pour certaines cellules).

Diverses enzymes jouent le rôle de facteurs « d’agression et de défense »: plasmacoagulase (principal facteur de pathogénicité), hyaluronidase, fibrinolysine, DNase, lysozyme-like enzyme, lécithinase, phosphatase, protéinase, etc.

Complexe d'exotoxines sécrétées:

• Toxines membranaires: a, p, 8 et y. Auparavant, elles étaient décrites comme des hémolysines, des nécrotoxines, des leucocidines et des toxines létales, c'est-à-dire par la nature de leur action: hémolyse des érythrocytes, nécrose par administration intradermique à un lapin, destruction des leucocytes et mort du lapin par administration intraveineuse. Cependant, il s'est avéré que cet effet est dû au même facteur: une toxine membranaire. Elle exerce un effet cytolytique sur divers types de cellules, qui se manifeste de la manière suivante: les molécules de cette toxine se lient d'abord à des récepteurs encore inconnus de la membrane cellulaire cible ou sont absorbées de manière non spécifique par les lipides contenus dans la membrane, puis forment un heptamère en forme de champignon composé de 7 molécules et de 3 domaines. Les domaines formant la « capuchon » et le « bord » sont situés à la surface externe des membranes, et le domaine « pied » sert de canal-pore transmembranaire. C'est par ce canal que les petites molécules et les ions entrent et sortent, ce qui entraîne le gonflement et la mort des cellules à noyau et la lyse osmotique des érythrocytes. Plusieurs types de toxines endommageant les membranes (formant des pores) ont été découverts: les hémolysines a, b, s et y (toxines a, b, S et y). Elles diffèrent par un certain nombre de propriétés. L'hémolysine a est le plus souvent présente chez les staphylocoques isolés de l'homme; elle lyse les érythrocytes humains, de lapin et de bélier. Elle provoque un effet létal chez le lapin après 3 à 5 minutes d'administration intraveineuse. L'hémolysine b est le plus souvent présente chez les staphylocoques d'origine animale; elle lyse les érythrocytes humains et de bélier (meilleure à basse température). L'hémolysine S lyse les érythrocytes humains et de nombreux animaux. L'effet létal sur un lapin après administration intraveineuse survient dans les 16 à 24 à 48 heures. Très souvent, les staphylocoques contiennent simultanément des toxines a et 8;
• Les toxines exfoliatives A et B se distinguent par leurs propriétés antigéniques, leur thermosensibilité (A est thermostable, B est thermolabile) et la localisation des gènes qui contrôlent leur synthèse (A est contrôlée par un gène chromosomique, B par un gène plasmidique). Souvent, les deux exfoliatines sont synthétisées dans la même souche de Staphylococcus aureus. Ces toxines sont associées à la capacité des staphylocoques à provoquer un pemphigus chez le nouveau-né, un impétigo bulleux et des éruptions cutanées de type scarlatine;
• la vraie leucocidine est une toxine qui diffère des hémolysines par ses propriétés antigéniques et agit sélectivement sur les leucocytes, les détruisant;
• Une exotoxine responsable du syndrome du choc toxique (SCT). Elle possède des propriétés superantigéniques. Le SCT se caractérise par de la fièvre, une baisse de la tension artérielle, des éruptions cutanées suivies d'une desquamation des mains et des pieds, une lymphopénie, parfois des diarrhées, des lésions rénales, etc. Plus de 50 % des souches de S. aureus sont capables de produire et de sécréter cette toxine.

Les allergènes staphylococciques possèdent de fortes propriétés allergènes, que ce soit au niveau des composants de la structure cellulaire ou des exotoxines et autres déchets sécrétés par les bactéries. Les allergènes staphylococciques peuvent provoquer des réactions d'hypersensibilité de type retardé (DTH) ou immédiat (IT). Les staphylocoques sont les principaux responsables des allergies cutanées et respiratoires (dermatite, asthme bronchique, etc.). La pathogénèse particulière de l'infection staphylococcique et sa tendance à la chronicité sont liées à l'effet DTH.

Antigènes à réaction croisée (avec les isoantigènes des érythrocytes A et B, des reins et de la peau - induction d'autoanticorps, développement de maladies auto-immunes).

Facteurs inhibant la phagocytose. Leur présence peut se manifester par l'inhibition de la chimiotaxie, la protection des cellules contre l'absorption par les phagocytes, la capacité des staphylocoques à se reproduire dans les phagocytes et le blocage de la « poussée oxydative ». La phagocytose est inhibée par la capsule, la protéine A, le peptideglycane, les acides téchoïques et les toxines. De plus, les staphylocoques induisent la synthèse de suppresseurs de l'activité phagocytaire par certaines cellules de l'organisme (par exemple, les splénocytes). L'inhibition de la phagocytose empêche non seulement l'organisme d'éliminer les staphylocoques, mais perturbe également la fonction de traitement et de présentation des antigènes aux lymphocytes T et B, ce qui entraîne une diminution de la réponse immunitaire.

La présence d'une capsule chez les staphylocoques augmente leur virulence pour les souris blanches, les rend résistantes à l'action des phages, ne permet pas le typage avec les sérums agglutinants et masque la protéine A.

Les acides téchoïques protègent non seulement les staphylocoques de la phagocytose, mais jouent apparemment un rôle important dans la pathogenèse des infections staphylococciques. Il a été établi que chez les enfants souffrant d'endocardite, des anticorps anti-acides téchoïques sont détectés dans 100 % des cas.

Action mitogène des staphylocoques sur les lymphocytes (cette action est exercée par la protéine A, les entérotoxines et d'autres produits sécrétés par les staphylocoques).

Entérotoxines A, B, CI, C2, C3, D, E. Elles se caractérisent par leur spécificité antigénique, leur stabilité thermique, leur résistance au formol (ne se transforment pas en anatoxines) et aux enzymes digestives (trypsine et pepsine), et sont stables à un pH compris entre 4,5 et 10,0. Les entérotoxines sont des protéines de faible poids moléculaire, de 26 à 34 kDa, possédant des propriétés superantigéniques.

Il a également été établi qu'il existe des différences génétiques dans la sensibilité à l'infection staphylococcique et dans son évolution chez l'homme. En particulier, les maladies purulentes-septiques staphylococciques sévères sont plus fréquentes chez les personnes des groupes sanguins A et AB, et moins fréquentes chez celles des groupes sanguins 0 et B.

La capacité des staphylocoques à provoquer des intoxications alimentaires est liée à la synthèse d'entérotoxines. Le plus souvent, elles sont causées par les entérotoxines A et D. Le mécanisme d'action de ces entérotoxines est mal compris, mais il diffère de celui des autres entérotoxines bactériennes, qui perturbent le fonctionnement du système adénylate cyclase. Tous les types d'entérotoxines staphylococciques provoquent des symptômes d'intoxication similaires: nausées, vomissements, douleurs pancréatiques, diarrhée, parfois maux de tête, fièvre, spasmes musculaires. Ces caractéristiques des entérotoxines staphylococciques sont dues à leurs propriétés superantigéniques: elles induisent une synthèse excessive d'interleukine-2, responsable de l'intoxication. Les entérotoxines stimulent les muscles lisses de l'intestin et augmentent la motilité du tractus gastro-intestinal. L'intoxication est le plus souvent associée à la consommation de produits laitiers contaminés par des staphylocoques (glaces, viennoiseries, gâteaux, fromage, fromage blanc, etc.) et de conserves contenant du beurre. L’infection des produits laitiers peut être associée à une mammite chez les vaches ou à des maladies purulentes-inflammatoires chez les personnes impliquées dans la production alimentaire.

Ainsi, l'abondance de divers facteurs pathogènes chez les staphylocoques et leurs propriétés allergéniques élevées déterminent les caractéristiques de la pathogenèse des maladies staphylococciques, leur nature, leur localisation, la gravité de leur évolution et leurs manifestations cliniques. L'avitaminose, le diabète et une immunité affaiblie contribuent au développement des maladies staphylococciques.

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Résistance aux staphylocoques

Parmi les bactéries non sporulées, les staphylocoques, comme les mycobactéries, présentent la plus grande résistance aux facteurs externes. Ils tolèrent bien la sécheresse et restent viables et virulents pendant des semaines, voire des mois, dans la poussière fine et sèche, source d'infection par la poussière. La lumière directe du soleil ne les tue qu'en quelques heures, tandis que la lumière diffuse a un effet très faible. Ils résistent également aux températures élevées: ils peuvent supporter une chaleur allant jusqu'à 80 °C pendant environ 30 minutes, la chaleur sèche (110 °C) les tue en 2 heures; ils tolèrent bien les basses températures. Leur sensibilité aux désinfectants chimiques est très variable: par exemple, une solution de phénol à 3 % les tue en 15 à 30 minutes, et une solution aqueuse de chloramine à 1 % en 2 à 5 minutes.

Épidémiologie des infections à staphylocoques

Les staphylocoques étant des hôtes permanents de la peau et des muqueuses, les maladies qu'ils provoquent peuvent être soit des auto-infections (avec diverses lésions cutanées et muqueuses, y compris des microtraumatismes), soit des infections exogènes causées par des contacts domestiques, aériens, par la poussière ou par des voies alimentaires (intoxication alimentaire). Le portage de staphylocoques pathogènes est particulièrement important, car les porteurs, notamment dans les établissements médicaux (diverses cliniques chirurgicales, maternités, etc.) et en groupes fermés, peuvent provoquer des infections staphylococciques. Le portage de staphylocoques pathogènes peut être temporaire ou intermittent, mais les personnes qui en sont atteintes de manière permanente (porteurs résidents) représentent un danger particulier pour les autres. Chez ces personnes, les staphylocoques persistent longtemps et en grande quantité sur les muqueuses du nez et de la gorge. La raison de ce portage prolongé n'est pas entièrement élucidée. Cela peut être une conséquence d'un affaiblissement de l'immunité locale (manque d'IgA sécrétoire), d'une perturbation des fonctions de la muqueuse, d'une augmentation des propriétés adhésives du staphylocoque ou être causé par certaines de ses autres propriétés.

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Symptômes des infections à staphylocoques

Les staphylocoques pénètrent facilement dans l'organisme par les plus petites lésions cutanées et muqueuses et peuvent provoquer diverses maladies, de l'acné à la péritonite sévère, en passant par l'endocardite, la septicémie ou la septicopyémie, dont le taux de mortalité atteint 80 %. Les staphylocoques provoquent des furoncles, une hidradénite, des abcès, des phlegmons et des ostéomyélites; en temps de guerre, ils sont fréquemment responsables de complications purulentes des plaies; les staphylocoques jouent un rôle majeur en chirurgie purulente. Possédant des propriétés allergènes, ils peuvent provoquer du psoriasis, des vascularites hémorragiques, de l'érysipèle et une polyarthrite non spécifique. L'infection des aliments par les staphylocoques est une cause fréquente d'intoxication alimentaire. Les staphylocoques sont les principaux responsables de septicémie, y compris chez les nouveau-nés. Contrairement à la bactériémie (présence de bactéries dans le sang), symptôme d'une maladie et observé dans de nombreuses infections bactériennes, le sepsis (septicémie - putréfaction du sang) est une maladie indépendante dont le tableau clinique est spécifique, basé sur des lésions des organes du système réticulo-endothélial (système phagocytaire mononucléaire - MPS). Le sepsis se caractérise par un foyer purulent à partir duquel l'agent pathogène pénètre périodiquement dans le sang, se propage dans tout l'organisme et affecte le système réticulo-endothélial (MSP), dans les cellules duquel il se multiplie, libérant toxines et allergènes. Le tableau clinique du sepsis dépend peu du type d'agent pathogène, mais est déterminé par des lésions de certains organes.

La septicopyémie est une forme de septicémie dans laquelle l'agent pathogène provoque des foyers purulents dans divers organes et tissus, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une septicémie compliquée de métastases purulentes.

La bactériémie dans le sepsis et la septicopyémie peut être à court et à long terme.

L'immunité post-infectieuse existe, elle est due à des facteurs humoraux et cellulaires. Les antitoxines, les anticorps antimicrobiens, les anticorps anti-enzymes, ainsi que les lymphocytes T et les phagocytes jouent un rôle important. L'intensité et la durée de l'immunité contre les staphylocoques n'ont pas été suffisamment étudiées, car leur structure antigénique est trop diversifiée et il n'existe pas d'immunité croisée.

Classification des staphylocoques

Le genre Staphylococcus comprend plus de 20 espèces, divisées en deux groupes: les staphylocoques à coagulase positive et les staphylocoques à coagulase négative. Différents critères permettent de différencier les espèces.

Les staphylocoques à coagulase positive sont principalement pathogènes pour l'homme, mais de nombreux staphylocoques à coagulase négative sont également capables de provoquer des maladies, notamment chez les nouveau-nés (conjonctivite néonatale, endocardite, septicémie, maladies des voies urinaires, gastro-entérite aiguë, etc.). S. aureus, selon son principal porteur, est divisé en 10 écovars (hominis, bovis, ovis, etc.).

Plus de 50 types d'antigènes ont été identifiés chez les staphylocoques. L'organisme produit des anticorps contre chacun d'eux. Nombre d'entre eux présentent des propriétés allergènes. Par spécificité, les antigènes sont classés en antigènes génériques (communs à l'ensemble du genre Staphylococcus); antigènes à réaction croisée (communs aux isoantigènes des érythrocytes, de la peau et des reins humains, associés aux maladies auto-immunes); antigènes spécifiques d'espèce et de type. Selon les antigènes spécifiques de type détectés lors de la réaction d'agglutination, les staphylocoques sont classés en plus de 30 sérovariants. Cependant, la méthode sérologique de typage des staphylocoques n'est pas encore largement utilisée. La protéine A, produite par S. aureus, est considérée comme spécifique d'espèce. Cette protéine est localisée superficiellement, liée covalentement au peptideglycane et son μm est d'environ 42 kD. La protéine A est synthétisée particulièrement activement en phase de croissance logarithmique à 41 °C. Elle est thermolabile et n'est pas détruite par la trypsine. Sa propriété unique est sa capacité à se lier au fragment Fc des immunoglobulines IgG (IgG1, IgG2, IgG4) et, dans une moindre mesure, aux IgM et IgA. Plusieurs régions capables de se lier à une région de la chaîne polypeptidique des immunoglobulines située à la frontière des domaines CH2 et CH3 ont été identifiées à la surface de la protéine A. Cette propriété a trouvé une large application dans la réaction de coagglutination: les staphylocoques chargés d'anticorps spécifiques, qui possèdent des centres actifs libres, produisent une réaction d'agglutination rapide lorsqu'ils interagissent avec un antigène.

L'interaction de la protéine A avec les immunoglobulines entraîne un dysfonctionnement des systèmes du complément et des phagocytes. Elle possède des propriétés antigéniques, est un allergène puissant et induit la prolifération des lymphocytes T et B. Son rôle dans la pathogenèse des maladies staphylococciques n'est pas encore totalement élucidé.

Les souches de S. aureus varient en sensibilité aux phages staphylococciques. Pour typifier S. aureus, un ensemble international de 23 phages tempérés est utilisé, répartis en quatre groupes:

• Groupe 1 - phages 29, 52, 52A, 79, 80;
• Groupe 2 - phages 3A, 3C, 55, 71;
• Groupe 3 - phages 6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85;
• Groupe 4 - phages 94, 95, 96;
• en dehors des groupes - phage 81.

La relation entre les staphylocoques et les phages est particulière: une même souche peut être lysée soit par un seul phage, soit par plusieurs simultanément. Cependant, leur sensibilité aux phages étant relativement stable, le typage des staphylocoques revêt une importance épidémiologique majeure. L'inconvénient de cette méthode est que seulement 65 à 70 % des S. aureus peuvent être typés. Ces dernières années, des ensembles de phages spécifiques ont été obtenus pour le typage de S. epidermidis.

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Diagnostic en laboratoire des infections à staphylocoques

La méthode principale est bactériologique; des réactions sérologiques ont été développées et mises en œuvre. Si nécessaire (en cas d'intoxication), un test biologique est utilisé. Le matériel d'examen bactériologique comprend le sang, le pus, le mucus pharyngé, le mucus nasal, les sécrétions de plaies, les expectorations (en cas de pneumonie staphylococcique), les selles (en cas de colite staphylococcique). En cas d'intoxication alimentaire, les vomissures, les selles, le lavage gastrique et les produits suspects sont utilisés. Le matériel est inoculé sur gélose au sang (hémolyse), sur gélose lait-sel (lait-jaune-sel) (la croissance des bactéries étrangères est inhibée par le NaCl, le pigment et la lécithinase sont mieux détectés). La culture isolée est identifiée par les caractéristiques de l'espèce, la présence des principales caractéristiques et facteurs de pathogénicité (pigment doré, fermentation du mannitol, hémolyse, plasmacoagulase) est déterminée, la sensibilité aux antibiotiques est obligatoirement vérifiée et une lysotypie est réalisée si nécessaire. Parmi les réactions sérologiques pour le diagnostic des maladies purulentes-septiques, le RPGA et l'IFM sont utilisés, notamment pour déterminer les anticorps dirigés contre l'acide téchoïque ou les antigènes spécifiques de l'espèce.

Trois méthodes sont utilisées pour déterminer l’entérotoxinogénicité des staphylocoques:

• sérologique - en utilisant des sérums antitoxiques spécifiques dans une réaction de précipitation sur gel, l'entérotoxine est détectée et son type est déterminé;
• Biologique: administration intraveineuse de filtrat de bouillon de culture de staphylocoque aux chats, à raison de 2 à 3 ml par kg de poids corporel. Les toxines provoquent des vomissements et des diarrhées chez les chats;
• méthode bactériologique indirecte - isolement d'une culture pure de staphylocoque à partir d'un produit suspect et détermination de ses facteurs de pathogénicité (la formation d'entérotoxine est corrélée à la présence d'autres facteurs de pathogénicité, notamment de RNase).

La méthode la plus simple et la plus sensible pour détecter l’entérotoxine est la méthode sérologique.

Traitement des infections à staphylocoques

Pour le traitement des staphylococcies, on utilise principalement des antibiotiques bêta-lactamines, dont la sensibilité doit être préalablement déterminée. En cas d'infections staphylococciques sévères et chroniques, un traitement spécifique (autovaccin, anatoxine, immunoglobuline antistaphylococcique humaine, plasma antistaphylococcique) est efficace.

Prévention spécifique des infections à staphylocoques

Pour créer une immunité artificielle contre l'infection staphylococcique, on utilise l'anatoxine staphylococcique (liquide et comprimé). Cependant, elle ne crée une immunité antitoxique que contre les staphylocoques lysés principalement par les phages du groupe I. L'utilisation de vaccins à base de staphylocoques tués ou de leurs antigènes, bien qu'elle entraîne l'apparition d'anticorps antimicrobiens, ne l'est que contre les sérovarcanthes à partir desquels le vaccin est fabriqué. La recherche d'un vaccin hautement immunogène et efficace contre de nombreux types de staphylocoques pathogènes est l'un des enjeux majeurs de la microbiologie moderne.