Agents infectieux et ractions de lorganisme humain Pr

Agents infectieux et réactions de l’organisme humain Pr Hamid amir UNC

Plan Introduction I- Le monde microbien; place des pathogènes humains 1 - Place et rôle général des microorganismes dans la biosphère 2 - Les différents groupes microbiens 3 - D’où proviennent les pathogènes humains II- L’infection microbienne 1 - Généralités 2345 - Le pouvoir pathogène Mécanismes de défense de l’homme, sensibilité et résistance Les facteurs environnementaux et les types épidémiologiques Les modes de transmission des maladies infectieuses Conclusion

Introduction - Définition d’un microorganisme (microbe, germe) - Les microorganismes ont été l’ennemi n° 1 de l’homme jusqu’au XXème siècle (peste, choléra, variole, tuberculose, paludisme, …) - Leur rôle dans les maladies n’a été démontré qu’à partir des années 1870, avec Pasteur et Koch notamment. - Avec la vaccination (connue contre la variole depuis longtemps, mais en général fin XIXème S : Pasteur) et les antibiotiques (découverte 1929: Flemming ; utilisation à partir des années 1940), on peut aujourd’hui lutter contre eux. - Importance pratique pour l’étudiant: mettre en lien les notions d’infectiologie, de processus inflammatoire et la nécessité d’appliquer les règles d’hygiène pour se prémunir et préserver le patient et son environnement.

I- Le monde microbien, place des pathogènes humains 1 - Place et rôle général des microorganismes dans la biosphère - Les microorganismes se trouvent dans tous les milieux, mais en densités très variables. Milieux riches: le sol, les eaux peu claires, chargées en matière organique; la surface des tissus des végétaux et des animaux. - Rôle central des microorganismes: recycler les matières mortes (saprophytisme) et certains éléments minéraux; ex: la fixation de l’azote de l’air; la transformation du souffre… - Autres impacts des microorganismes: *symbioses avec divers organismes (plantes, coraux, etc. ); définition: relation organique entre partenaires tirant tous 2 profits l’un de l’autre. * parasitisme (rôle dans turn over); définition: relation organique entre 2 partenaires dont l’un tire profit et l’autre ± affaibli.

2 - Les différents groupes microbiens - On peut distinguer 4 ensembles de microorganismes: les virus, les bactéries, les champignons microscopiques et les protozoaires (+ algues microscopiques sans intérêt pour ce cours). a- Les virus Attention, ce sont des êtres : * acellulaires (pas de cytoplasme) * parasites obligatoires (inertes hors de l’hôte); infectent tous les êtres vivants sans exception. * plus petits êtres connus; taille: 10 à 300 nm. * de structure beaucoup plus simple que les cellules plus simples. * Génome : peut être ADN ou ARN.

Exemple de virus: le VIH (SIDA)

Aspect de virus parasitant une bactérie (E. coli) Faire très attention à ne pas confondre Virus et bactéries!

b- Les bactéries - Tailles: * largeur 0, 2 à 5 mm (10 à 100 X + que virus) ; en moyenne 1 à 2 mm * longueur très variable - Ce sont des procaryotes (cellule sans noyau véritable)

Aspects de bactéries 2 types de bacilles a flagelles (mobiles) GX 300 Staphylococcus sur un poil; GX 300 Colonies de bactéries en boîte de Pétri (à l’œil nu)

Exemples de bactéries: - Escherichia coli (présente dans notre tube digestif) - Le bacille de Koch (agent de la tuberculose): Mycobacterium tuberculosis - Streptococcus pyogenes: agent de pharyngites (angines) c- Les champignons microscopiques - Ce sont des organismes eucaryotes (cellule à vrai noyau) - Ce sont notamment: * les moisissures : ex: Penicillium ( produit la pénicilline, visible sur orange pourrie ou sur fromage) * les levures: ex: la levure de bière (Saccharomyces cerevisiae) et Candida albicans (agent de la candidose: muguet, fesses rouges du nouveau né, etc. )

Une cellule de champignon Paroi (chitine)

Moisissures Penicillium notatum sur citron Penicillium notatum ; GX 100 Moisissure grise (Botrytis sp. ) sur fraise

Levures Levure de type Candida GX 50 Différence de taille entre bactéries et Levure. Vue au microscope à balayage

c- Les protozoaires - Ce sont aussi des cellules eucaryotes (cellule à vrai noyau), mais avec tendance animale (ingestion des proies) - exemples: * la paramécie, l’amibe (amibiase: forte diarrhée) * Le trypanosome (agent de la maladie du sommeil) * Plasmodium falcifarum agent du paludisme

Trypanosoma (maladie du sommeil) Amibe: ex. entamoeba: diarrhée Sporozoaire (ex: plasmodium, agent du paludisme) Paramécie

3 - D’où proviennent les pathogènes humains - Un faible pourcentage des microorganismes qui nous entourent est pathogène (moins de 1%). - Ils se trouvent dans différents milieux tels que: • Le sol (ex: Clostridium tetani, agent du tetanos) • Les eaux polluées (ex: Vibrio cholerae, agent du cholera) • Le corps des animaux (ex: virus de la rage…) • L’air et diverses surfaces (divers pathogènes) Ces milieux sont des réservoirs exogènes; favorisés si bonne température, forte humidité et mat. organique. • Le corps de l’homme lui-même (ex: staphylocoque doré ou S. aureus ; E. coli, …). C’est le réservoir endogène.

Réservoir endogène = flores du patient Un être humain = 1013 cellules, 1014 micro-organismes; germes généralement commençaux Bouche : 108/ml Estomac : 101 - 102/ml Duodénum : 102 - 104/ml (commençaux, définition : germes vivant sur le corps sans lui nuire ni le favoriser de façon générale) Int grêle : 107 – 108/ml Colon : 1011/g Peau : 102 -105 /cm 2 Urètre : 103 /ml Vagin : 109/ml A la surface des tissus ; non à l’intérieur; sauf si organe infecté.

n Réservoir humain n Patient (réservoir endogène)/ Personnel / Visiteur n Différents statuts des personnes n n Indemne de toute infection (flore normale) Colonisé temporairement ou de manière chronique par des agents pathogènes En période d’incubation d’une infection En période d’infection active

CHAINE DE TRANSMISSION AGENTS INFECTIEUX Flore endogène Flore exogène cutanée, oropharyngée intestinale Environnement, Equipement Personnel médical Visiteurs COLONISATION AGENTS INFECTIEUX HOTES Pouvoir pathogène, nombre Défenses locales et générales INFECTION

L’infection : les: facteurs déterminants L’infection les acteurs Pouvoir pathogène, Virulence, Inoculum, Viabilité, Toxines … INFECTION Endogène, Exogène Voie de transmission Source Agent infectieux Hôte réceptif « exposition » Respiratoire; Cutanée; Digestive; « invasive » ; « terrain » âge Immunodépression Actes invasifs …

II- L’infection microbienne 1 - Généralités - Infection = ensemble des troubles résultant de la pénétration et du développement dans l’organisme d’un microorganisme. - Différence parasite/pathogène (induction d’une maladie) - Agents infectieux spécifiques: produisent toujours la même maladie, ne nécessitent pas une baisse des défenses immunitaires (ex: Mycobacterium tuberculosis, …) - Agents infectieux opportunistes: généralement germes commençaux du corps; pathogènes uniquement en condition de baisse des défenses immunitaires (fatigue, malnutrition, SIDA, etc. ); maladie variant selon organes touchés.

Ex: Staphyloccocus aureus : sur peau: boutons, furoncle, abcès, aphtes; tube digestif: diarrhées; cœur: endocardite, …; Idem pour certains Streptocoques, E. coli, Candida albicans, etc. - L’infection se réalise en 3 étapes dans le temps: * L’incubation (avant apparition de tout symptôme) * L’invasion (implique premiers symptômes: fatigue …) * La période d’état ou maladie elle-même (avec symptômes caractéristiques de la maladie) - L’infection progresse du niveau local au niveau général: * Infection locale: bouton, aphte, début d’angine * Infection régionale: ex: aphte abcès; début d’angine infection des voies respiratoires… * Infection généralisée ou septicémie: propagation par le sang ou/et la lymphe vers tous les organes; risque de mort (intervention urgente).

- Facteurs déterminant la gravité de la maladie = facteurs biologiques + facteurs environnementaux; - Facteurs biologiques = pouvoir pathogène + réaction de défense de l’hôte 2 - Le pouvoir pathogène - Pouvoir pathogène = aptitude d’un germe à provoquer une maladie = virulence + pouvoir toxinogène a- La virulence Aptitude d’un germe à se multiplier et se répandre dans l’organisme hôte, malgré les défenses de celui-ci. Ex: Pneumocoque: injection à des souris mort en 2448 h par septicémie; si pas de capsule: souris non malades perte de virulence…

- Facteurs déterminant la virulence d’un pathogène: 1 - Capacité à adhérer à la surface des cellules hôtes, par pilis; fibres polysaccharidiques (fig. ci-dessous); protéine de surface, etc. 2 - Capacité à franchir les barrières de la peau ou des muqueuses: enzymes lytiques et toxines; pénétration par endocytose; pénétration à travers une fissure ou une blessure (Clostridium tetani); ou par vecteur (dengue…) 3 - Capacité à déjouer les défenses de l’hôte: résistance à la phagocytose par les leucocytes (capsule, cas du pneumocoque); empêcher l’action des enzymes lytiques des Leucocytes; enzymes de coagulation (Staph. aureus); résister aux anticorps (mutations). 4 - Croissance rapide dans les tissus de l’hôte: utiliser rapidement les nutriments, bonne adaptation au tissu attaqué…

- La virulence peut s’atténuer: par vieillissement, chaleur, déssication; principe des premiers vaccins (Pasteur…) b- Le pouvoir toxinogène C’est l’aptitude du germe pathogène à produire des toxines. Ex: Clostridium tetani (tétanos) rentre dans le derme par une blessure; ne se développe que localement; mais les toxines produites diffusent le long des nerfs et atteignent le système nerveux tétanos, dû uniquement à la toxine, pas au développement du germe. Il y a 2 types de toxines bactériennes : - Exotoxines: protéines excrétées pendant la croissance du germe pathogène; diffusent dans les tissus et produisent une toxi-infection même à très faible dose ex: C. tetani; Corynebacterium diphteriae (diphtérie); Vibrio cholerae (cholera) (voir tableau)

Quelques exotoxines et leur toxicité Bactérie Maladie caractéristique DMM (dose Corynebacterium diphteriae Diphtérie Nécrosante 0, 06 Clostridium botulinum Botulisme (intox. alim. ) Neurotoxique 0, 000015 Clostridium tetani Tétanos Neurotoxique 0, 00003 Clostridium perfringens Gangrène gazeuse Cytolytique 0, 033 Bacillus anthracis Charbon Nécrosante Staphylococcus aureus Gastro-entérite Entérotoxique (intox. alim. ) (diarrhée, vomiss. ) Yersinia pestis Peste Inhibe resp. cellulaire Shigella dysenteriae Dysenterie (intox. alim. ) Neurotoxique mortelle minimale; mg) 1 0, 0009

Les exotoxines ont un pouvoir antigénique, donc vaccinant (induisent des anticorps); elles peuvent être atténuées anatoxines (sérums antitoxines, vaccins) - Endotoxines: toxines glucido-lipidique; constituant du corps ( notamment de la paroi…) de certaines bactéries et libérées à leur mort; moins toxiques: actives à dose plus forte (effet: fièvre, fatigue diarrhée…). Ex: E. coli. Ont un faible pouvoir antigénique et vaccinant. 3 - Les mécanismes de défense de l’hôte - 2 ème facteur biologique déterminant la gravité de la maladie. - Ensemble de processus se déclenchant lors de la pénétration d’un germe dans un organe et déterminant le degré de résistance à un pathogène. - Résistance variable: selon l’âge (nourrissons et vieilles personnes plus faibles); la malnutrition affaiblie les défenses; les facteurs génétiques.

2 types de mécanismes de défense: les mécanismes non spécifiques et les mécanismes spécifiques. a- Les mécanismes non spécifiques de défense - Interviennent de la même façon, quel que soit le germe; on distingue 3 niveaux: * Les barrières de la peau et des muqueuses * La réaction inflammatoire * La phagocytose (par les leucocytes) a 1 - Les barrières de la peau et des muqueuses: * Barrières physiques: - Peau = barrière efficace contre les germes. - Desquamation des cellules entraînant les germes adhérant

- Cellules ciliés des muqueuses (nez, pharynx…); cellules à mucus (nez, muqueuses respiratoires): éliminent les germes - Écoulement lacrymal; toux, éternuements: idem * Barrières chimiques: - Diverses sécrétions inhibent les bactéries: glandes sébacées (poils), glandes sudoripares (transpiration), salive, larmes, urine… - Acidité gastrique (p. H 2 à 3) empêche le développement des germes dans l’estomac. - Diverses substances antimicrobiennes: lysozyme (salive, larmes, nez…), interférons, cytokines (plaquettes sanguines)… * Barrières biologiques: - Bactéries et levures commensales (peau, nez, bouche, oreilles, tube digestif, urètre…): effet antagoniste contre les germes pathogènes (compétition, antibiose)

a 2 - La réaction inflammatoire: - Développement d’un germe dans le tissu conjonctif (sous la peau ou les muqueuses) réaction inflammatoire. a - Blessure histamine Sécrétion bradykinine et Vasodilatation b. Passage de liquide et leucocytes vers la blessure (diapédèse) cformation d’une tumeur, entourée de fibrine (isolement), avec terminaisons nerveuses (douleur), rougeur, gonflement, chaleur.

a 3 - La phagocytose: - A l’intérieur de la zone délimitée par la fibrine, les leucocytes attaquent les germes: 1 – Attraction par chimiotactisme 2 - Adhésion du germe sur la membrane 3 - englobement du germe par le leucocyte 4 - la vacuole phagocytaire se détache vers l’intérieur 5 - Des lysozomes se déversent dans la vacuole phagocytaire (enzymes lytiques) 6 - Destruction et digestion du germe

a- Les mécanismes spécifiques de défense - Ils sont spécifiques à chaque type de pathogène; spécificité due à : la réaction antigène-anticorps. - Rappel: certaines molécules des microorganismes (protéines, polysaccharides, glycolipides) induisent dans notre corps la production d’anticorps; ils sont appelés antigènes. - Les anticorps sont des protéines (immunoglobulines: Ig) produites par des lympocytes (types de leucocytes) au contact des antigènes et se fixant spécifiquement sur les germes portant les antigènes. Divers types: Ig. G (majorité), Ig. A, Ig. M, Ig. E…). - La liaison antigène-anticorps est similaire à une clef dans une Antigène Anticorps Complexe antigène-anticorps serrure (spécificité):

- Les lymphocytes au contact de l’antigène se transforment en plasmocytes producteurs d’anticorps se liant spécifiquement à l’antigène en question (porté par le pathogène). - Les anticorps vont donc tapisser les germes possédant l’antigène en question. - Des leucocytes sensibilisés (notamment lymphocytes NK ou cellules tueuses) attaquent alors spécifiquement toutes les cellules tapissées par les anticorps et les détruisent par production de composés toxiques agissant contre elles. - Présence des anticorps immunité de l’organisme, dure quelques années (tétanos) ou toute une vie (rougeole). - L’immunité peut être naturelle ou induite ( vaccin, sérum). Les vaccins ont un effet préventif non curatif… - L’immunité peut être active (production des anticorps par l’organisme) ou passive (fœtus: anticorps de la mère; sérum injecté)

4 - Facteurs environnementaux et types épidémiologiques Facteurs déterminant la gravité de la maladie = facteurs biologiques + facteurs environnementaux: - Mutabilité des pathogènes : virus (surtout) et bactéries mutent fréquemment dans le milieu et peuvent ainsi déjouer l’immunité acquise (changement des antigènes non reconnus par les anticorps; fig. ci-dessous). - Dans une population, une partie des personnes (ayant été en contact avec le pathogène) peut être immunisée contre un germe; enfants jeunes : souvent non encore immunisés (d’où certaines maladies touchent surtout les enfants). - Transmission des maladies infectieuses d’une personne à une autre par diverses voies :

Modes de transmission §Infections exogènes § § § Contact Gouttelettes respiratoires Aérienne (gouttelettes très fines) Voie digestive (aliments, eau) Par vecteur §Infections endogènes Transmission Interhumaine

- Transmission par contact § Transmission la plus importante et la plus fréquente des infections associées aux soins § Direct ou indirect § Mains ++++ § contact sexuel CONTACT indirect CONTACT direct

- Transmission par contact § Plaie infectée (streptocoques, tétanos, gangrène) § Conjonctivite virale § Gâle (champignon) § Maladies sexuellement transmissibles (SIDA, Syphilis…) § Transfusion, injection… (hépatite, SIDA…)

- Transmission par gouttelettes § Sécrétions respiratoires ou salivaires § Produites pendant la toux, les éternuements, la parole… § Projetée sur une courte distance § Sédimentation rapide § Se déposent sur la muqueuse conjonctivale, nasale, buccale ou respiratoire de l’hôte GOUTTELETT > 5 ES mm

- Transmission par gouttelettes § Oreillons § Rubéole § Infections à Méningocoques § Grippe § Coqueluche § Pharyngite à Streptocoques §…

- Transmission par voie aérienne (gouttelettes très fines) § Sécrétions respiratoires très fines < 5 mm § Suspension dans l’air § Diffusion à distance de la source § Tuberculose, rougeole, varicelle AIR

- Transmission par voie digestive A travers l’eau de boisson ou un aliment: § Cholera § Amibiases (liées aux amibes) § Diverses gastro-entérites (salmonella, Yersinia, Campylobacter, Staphylococcus aureus…) § Botulisme (Clostridium botulinum)

- Transmission par morsure ou piqure animale § Vecteur = moustique; puce, tique, rat… § Peste: puce (portée par des rats) § Paludisme et dengue: moustique § Rage: morsure d’animal (chien, renard…)

Modes de transmission § Les infections d'origine "endogène" : le malade s'infecte avec ses propres germes, à la faveur ou non d'un acte invasif, en raison d'une fragilité particulière, avec baisse des défenses immunitaires (germes opportunistes)

- Types épidémiologiques de maladies : Les maladies évoluent différemment au sein des populations, en raison des différents facteurs : mutabilité du germe infectieux, sensibilités des populations, mode de transmission…; on distinguera: • Epidémie = infection en masse dans une région ou un pays (grippe, peste, choléra…) • Pandémie: épidémie englobant de vastes régions, voire plusieurs continents ou toute la planète (certaines grippes, SIDA) • Infections endémiques: atteinte de groupes réduits d’individus, mais foyer permanent (cas surtout des maladies infantiles: rougeole, scarlatine…)

• Infections sporadiques: se manifestent sous forme de cas isolés L’étude des variations de l’impact des maladies est l’objet de l’épidémiologie. - L’épidémiologie se sert beaucoup de statistiques et d’enquêtes. Les hôpitaux et autres institutions médicales transmettent leurs données, sur les maladies qu’ils rencontrent, à des laboratoires de contrôle des maladies (ici c’est l’IP). Ces données peuvent être complétées par des enquêtes si nécessaires. -A partir de l’ensemble des données les responsables de la santé décident ensuite des mesures à prendre: vacciner ou non; éliminer un vecteur (destruction de gites larvaires, épandage d’insecticides); enlever des commerces les aliments responsables d’infection, etc. -Variations géographiques et climatiques des maladies: maladies tropicales, maladies liées au froid, etc.

Conclusion - Grande diversité des microorganismes, occupant tous les milieux; mais faible proportion de pathogènes. - Les germes pathogènes ont des caractéristiques particulières qui leur permettent d’être adaptés au milieu constitué par l’organisme et de contourner certaines de nos défenses naturelles. - Mais nous avons différents niveaux de barrières antimicrobiennes et de défenses (non spécifiques et spécifiques) - Individus et populations n’ont pas la même résistance aux pathogènes; divers facteurs du milieu influencent la propagation des maladies: épidémiologie.