Classification des sérovars et des sérogroupes

Classification des sérovars et des sérogroupes

CARACTÈRES BACTÉRIOLOGIQUES

Métabolisme des leptospires

Les leptospires ont des propriétés métaboliques particulières (BERCHE P, 1989 ; PEROLAT P et BARANTON G, 2000) :
Ce sont des bactéries chimio-organotrophes qui utilisent les acides gras à longue chaîne comme seule source d’énergie et de carbone. Les hydrates de carbone et les acides aminés ne sont pas indispensables à leur métabolisme. Les bases pyrimidiques ne sont pas incorporées par les leptospires. L’ion ammonium est la seule source d’azote.Les vitamines B1, B12 et le fer ferreux sont des facteurs de croissance indispensables.Pour les souches exigeantes, le pyruvate de sodium et le glycérol facilitent la croissance.Les leptospires ont une activité enzymatique particulière.Ce sont des bactéries aérobies strictes, possédant une activité enzymatique catalase positive et oxydase négative.Leptospira interrogans a une activité lipasique très faible ou absente contrairement à Leptospira biflexa .

Particularité génétique des leptospires

Le génome des leptospires est constitué de deux chromosomes circulaires, l’un de 3850 à 5450 kb et l’autre de 350 kb. Ce dernier, dénommé petit chromosome n’est pas un plasmide du fait qu’il contient le gène codant pour l’enzyme aspartate bêta semi-aldéhyde deshydrogénase (PEROLAT P et BARANTON G, 2000).D’après BHARTI AR et al., 2003, sur les 4768 gènes identifiés dans la séquence génomique des leptospires, au moins cinquante interviennent dans la motilité des leptospires.

Culture des leptospires

Les leptospires sont des bactéries très exigeantes sur le plan de la culture. Différents éléments doivent être présents dans le milieu de culture pour que les leptospires puissent se développer.
Un milieu favorable au développement des leptospires aura les propriétés mentionnées ci-après (ANDRE- FONTAINE et GANIERE JP, 1992 ; ELLIS WE, 1992) :
– un pH alcalin (pH allant de 7,2 à 7,6)
– une protection vis-à-vis de la lumière
– une température de 28°C avec un intervalle allant de 10 à 37°C
– une source de carbone : des acides gras
– une source d’azote : des sels d’ammonium
– de l’albumine
En pratique, la plupart des laboratoires utilisent des milieux semi-synthétiques (CINCO M, 1981 ; PEROLAT P et BARANTON G, 2000).
Il existe le milieu à l’albumine bovine avec du Tween 80 (milieu d’Ellinghausen et Mac Cullough : EM).
Ce milieu constitué de protéines, de vitamines, d’albumine et de Tween 80, a pour intérêt que les esters de Tween 80 apportent les acides gras que les leptospires ne peuvent synthétiser de novo. En plus, l’effet toxique dû aux acides libres obtenus à partir de l’hydrolyse de ces esters est neutralisé par l’albumine qui leur fournit un substrat non toxique.Il existe également le milieu codifié par Johnson et Harris : EMJH qui est actuellement le plus utilisé. Ce milieu correspond à une modification du milieu d’Ellinghausen et Mac Cullough.A ces milieux sont ajoutés différentes substances pour parfaire la sélectivité de la culture.L’adjonction de 5-fluoro-uracile (150 µg /ml) rend partiellement sélectif le milieu de culture. De même, certaines cultures emploient de la néomycine (5-25 mg /ml), du sulfathiazole (50 mg/ml) et /ou de la cycloheximide (0,5 mg/l). En revanche, seules les souches saprophytes sont résistantes à la 8-azaguanine (225 µg/ml).D’une manière générale, lorsque l’on cultive des leptospires, il est prudent de faire plusieurs ensemencements de milieu semi- solide avec et sans ces additifs.
De plus, le sang et les tissus peuvent retarder la croissance des leptospires dans les milieux artificiels. Il est donc meilleur d’ensemencer de faibles inoculums en dilutions croissantes (10-1, 10-2, 10-3, 10-4).
Enfin, en ce qui concerne les exigences de développement des leptospires en culture, une longue période d’incubation est nécessaire. Cela a pour conséquence que les recherches nécessitant une croissance rapide comme la génétique ou le diagnostic sont délicates.
Ainsi, d’un point de vue pratique l’isolement des leptospires à partir de l’hôte demande plus de deux semaines et parfois trois ou quatre mois comme cela est le cas pour le sérovar hardjo.
Finalement, les leptospires sont très fragiles in vitro et sont également sensibles dans les milieux biologiques. En revanche, comme nous le verrons plus loin, ces bactéries sont assez résistantes dans le milieu extérieur surtout si les conditions d’hygronométrie et de température sont respectées.

CARACTÈRES ANTIGÉNIQUES, IMMUNOLOGIQUES ET ALLERGIQUES

Propriétés antigéniques

Trois principaux constituants des leptospires ont des propriétés antigéniques (PEROLAT P et BARANTON G, 2000 ; HOVIND-HOUGEN K, 1981) :
1. L’enveloppe externe est l’élément structural le plus immunogène des leptospires (BROWN JA et al., 1991).
Selon BARANTON G, 2003, les pathogènes bactériens activent le système immunitaire inné de l’hôte par des récepteurs qui reconnaissent des composants conservés des bactéries tels que le LPS, des peptidoglycanes, des lipoprotéines, ou des fragments d’ ADN….Il a montré que le LPS active les macrophages par stimulation des récepteurs CD14 et TLR2.Le complexe antigénique majeur est le « lipopolyoside-like substance » ou LLS qui induit la réponse humorale sérovar-specifique. Ces antigènes lipopolysaccharidiques, proches du LPS des bactéries Gram négatif mais sans effet endotoxinique, sont porteurs d’épitopes dont la répartition varie selon les sérovars permettant via des anticorps monoclonaux de proposer des schémas d’identification par réaction d’agglutination (GUERREIRO H et al., 2001). Ces lipopolysaccharides sont les immunogènes majeurs au cours de l’infection humaine et sont de plus en mesure d’induire une protection de courte durée chez le hamster. Pour qu’il soit possible d’induire une séroprotection expérimentale chez cet animal de laboratoire il faut que la souche d’épreuve appartienne sinon au même sérovar, au moins au même sérogroupe que la souche d’épreuve. D’après BHARTI AR et al., 2003, le LPS active les macrophages via le récepteur (TLR)2 alors que les bactéries GRAM négatif activent le (TLR)4. D’après BROWN JA et al., 1991, l’immunisation expérimentale de hamsters avec du LPS est efficace.Les variations de la composition en carbohydrate du LPS reflète la diversité antigénique des leptospires pathogènes (GUERREIRO H et al., 2001 ; KOIZUMI N et al., 2003).
KOIZUMI N et al., 2003, identifient deux protéines immunogènes homologues nommées LigA-m et LigB-m à partir de Leptospira interrogans sérovar manilae. Ces deux protéines sont proches du LigA identifié comme immunogène chez Leptospira interrogans sérovar pomona (PALANIAPPAN RU et al., 2002).En conclusion, ces différents éléments de la membrane externe sont donc très immunogènes. D’après des études menées sur des animaux d’expérimentation par SONRIER C et al., 2001, le LPS induit une immunité protectrice contre un même sérovar alors que les autres protéines décrites ci-dessus peuvent induire une immunité protectrice contre un sérovar hétérologue. Ces protéines pourraient donc être de bonnes candidates pour un nouveau vaccin qui protégerait alors contre les différents sérovars.
2. Les hémotoxines produites par les leptospires conduisent à la formation d’anticorps neutralisants.
3. Les filaments axiaux des leptospires présenteraient enfin des propriétés antigéniques. Ces propriétés antigéniques ont été décrites par AURAN NE et al.,1972, chez le lapin.

Propriétés immunologiques

Les auteurs se contredisent sur les propriétés immunologiques des leptospires. Pour certains l’immunité serait uniquement humorale, alors que pour d’autres elle serait humorale et cellulaire.
A priori, l’immunité à médiation humorale n’est pas le seul élément de la protection (ANDRE-FONTAINE G et GANIERE JP, 1992). Ceci peut être objectivé expérimentalement par le fait qu’un animal vacciné et contrôlé sérologiquement par la méthode de référence actuelle (test de micro agglutination) peut n’avoir développé qu’un titre modéré alors qu’il résiste à l’épreuve virulente. NAIMAN BM et al., 2001, montrent dans leur étude que l’immunité contre la leptospirose n’est pas seulement humorale mais également cellulaire. Celle-ci étant induite par la vaccination.Comme l’indiquent HEATH SE et JOHNSON R, 1994, suite à l’infection d’un chien par des leptospires, deux types d’anticorps sont produits : Dans un premier temps des IgM sont produits. Ils sont dirigés contre les antigènes spécifiques et non spécifiques des sérovars présents à la surface externe des spirochètes. Ces IgM retardent la multiplication des leptospires sans les inhiber totalement.Puis des IgG issus d’une réponse humorale plus spécifique sont produits. Ceux-ci lysent les leptospires circulant. Ces IgG dirigés contre les sérovars leptospira peuvent être décelés par la méthode ELISA six mois après la vaccination et douze mois après une exposition naturelle.
Quoiqu’il en soit, la durée de l’immunité acquise après une infection naturelle est inconnue. Les leptospires peuvent échapper au système immunitaire du fait de leur séquestration dans les tubules rénaux ou dans des tissus protégés du système immunitaire comme les yeux ou le cerveau. Elles peuvent ainsi persister pendant des mois voire des années chez les chiens même si une réponse humorale importante a lieu. L’agglutination des titres en anticorps n’est pas proportionnelle à la protection (COYNE MJ et al., 2001).

Propriétés allergiques

SHONBERG A, 1981, a utilisé un allergène appelé leptospirine en test intradermique pour le diagnostic des leptospiroses animales. Les sérotypes utilisés sont icterohaemorraghiae, canicola, pomona, grippotyphosa, taraso, patoc et sao paulo.
Son injection induit l’apparition d’un érythème quelques heures après.

PATHOGÉNIE DE LA LEPTOSPIROSE

CONDITIONS DE L’INFECTION

L’installation des lésions principales dépend des caractères du sérogroupe et des capacités de défense du chien infecté.

Facteurs tenant au pouvoir pathogène des leptospires

• Pouvoir pathogène naturel
Chaque sérovar tend à être associé à un hôte particulier. Par exemple, Leptospira canicola est généralement associé au chien. Il y a cependant de nombreuses exceptions. Ainsi, un même sérovar peut se trouver chez plusieurs espèces et un même hôte peut héberger plusieurs sérovars. D’après WOHL JS, 1996, quand l’infection d’un hôte est accidentelle alors les signes cliniques exprimés sont plus sévères et la phase d’invasion est d’une durée plus courte.
D’après MILLET AS, 1998, les diffèrentes leptospires impliqués dans la leptospirose du chien ont les caractéristiques résumées dans le tableau 3 ci-après.
Ensuite, chaque sérogroupe a un pouvoir pathogène plus ou moins important. Ainsi, le sérogroupe Icterohaemorrhagiae est considéré par exemple, comme ayant un fort pouvoir pathogène. Il faut tout de même relativiser l’importance de son pouvoir pathogène en précisant que sa répartition géographique est particulièrement fréquente. Cela explique pourquoi celui-ci donne souvent des réponses séropositives. Ces résultats sont inversés pour le sérogroupe Canicola. C’est pourquoi, d’après ANDRE-FONTAINE G et al., 1994, l’agressivité des souches infectieuses n’est pas propre à tel ou tel sérogroupe mais à leur importante représentativité sérologique.
• Origine du pouvoir pathogène
– Mobilité des leptospires
Pour PEROLAT P et BARANTON G, 2000, la mobilité très importante des leptospires, qui sont capables de se mouvoir dans des milieux de viscosité élevée, contribue à leur pathogénicité. En effet, les leptospires peuvent ainsi franchir les barrières cutanéo-muqueuses, l’humeur aqueuse ou le corps vitré. D’ailleurs d’après BHARTI AR et al, 2003, sur les 4768 gènes identifiés dans la séquence génomique des leptospires, au moins cinquante interviennent dans la motilité des leptospires. Cette mobilité permet de plus l’échappement aux mécanismes de défense humorale et cellulaire de l’hôte.
– Capacité invasive des leptospires
La capacité invasive des leptospires semble également être une des composantes importantes de leur pathogénicité.
TOSHIHIRO I et RYO Y, 1987, ont examiné l’attachement des leptospires à la membrane extra cellulaire de fibroblastes de souris. Ils ont constaté que plus une souche est virulente, plus son adhésion à cette membrane est importante. Inversement, moins une souche est virulente, moins l’adhésion est marquée.
TOSHIHIRO I et RYO Y, 1987, ont également étudié l’effet de la température sur l’adhésion des souches virulentes de copenhageni à la membrane extra-cellulaire. Les résultats de cette étude montrent qu’une augmentation de la température s’accompagne d’une augmentation de l’adhésion, avec un pic d’attachement de 30 à 37°C. De même, THOMAS DD et HIGBIE LM, 1990, qui ont réalisé des études similaires sur des cellules eucaryotes, obtiennent ce pic d’adhésion sur des cellules rénales à une température de 37°C. En revanche à 4°C, cette adhésion est réduite de 95% comparée à celle à 30°C.
Selon DOBRINA A et al., 1995, l’adhérence des neutrophiles circulants aux cellules endothéliales vasculaires est essentielle pour leur migration dans les tissus.
Deux mécanismes d’adhérence sont connus :
Un mécanisme dépendant des cellules endothéliales où celles-ci exposeraient un phénotype pro-adhésiant pour les neutrophiles. Celui-ci consiste à exprimer des molécules d’adhérence.
Un mécanisme dépendant des neutrophiles où les autres types de stimuli induisent l’expression et/ou l’activation de molécules d’adhérence sur la surface de ces cellules.
DOBRINA A et al., 1995, montrent également que les peptidoglycanes des leptospires induisent une activité pro-adhésiante pour les neutrophiles sur des cultures de cellules endothéliales humaines. Cette activité est liée à l’expression de protéines dont la synthèse est dépendante de l’expression de molécules d’adhésion spécifique sur la surface des cellules endothéliales. Cette étude montre que les leptospires stimulent l’adhérence des neutrophiles aux cellules endothéliales vasculaires.
D’après BHARTI AR et al., 2003, une protéine se liant à la fibronectine serait spécifiquement exprimée à la surface des souches virulentes de L. interrogans, sérovar icterhaemorrhagiae, mais pas à la surface des souches non virulentes. Cette protéine aurait un rôle important dans l’adhésion initiale des leptospires et dans leur invasion cutanée ou muqueuse.
Le ligand qui permet l’adhésion cellulaire doit être associé à un facteur de virulence. On ne sait toujours pas pour l’instant si cette liaison se fait suivant une réaction ligand-récepteur ou non.
– Substances pathogènes
Enfin, certaines substances produites par les leptospires interviendraient dans le pouvoir pathogène de ces bactéries. D’après LANGSTON CE et HEUTER KJ, 2003, et d’après WHOL JS, 1996, les toxines et enzymes produites par les leptospires contribueraient en partie à leur pathogénicité. Certaines toxines qui sont vraisemblablement des hémolysines ont été isolées.
D’après CULLEN PA et al., 2003, ces hémolysines auraient un rôle important dans la pathogénicité des leptospires. Certaines de ces protéines ont été clonées, séquencées et codent pour des phospholipases ou des sphingomyelinases, qui ont pour cibles les érythrocytes et certainement d’autres cellules dont la membrane est constituée de phospholipides (BERNHEIMER AW et BEY RF, 1986).
Les lipopolysaccharides stimuleraient l’adhérence des neutrophiles et l’activation plaquettaire qui sont à l’origine des anomalies inflammatoires et sanguines présentées par le chien atteint.
Il a été mis en évidence par différents laboratoires une substance lipopolysaccharide-like mais il n’a pas été montré que celle-ci interviendrait dans le caractère pathogène des leptospires (FARR RW, 1995).
– Pathogénicité de certains éléments constitutifs des leptospires
Des éléments constitutifs des leptospires présenteraient également une pathogénicité. D’après SRIVASTAVA SK, 2002, le LPS des leptospires serait un des éléments responsables des lésions tissulaires. Celui-ci montre que le LPS extrait de pyrogenes est toxique pour les cellules de lapin, puisque celles-ci perdent leur forme après incubation avec le LPS. En revanche, aucun caractère hémolytique n’est relevé dans cette étude. D’autres études menées par SRIVASTAVA SK, 2002, ont eu le même résultat avec des cellules de souris.
D’autre part, ISOGAI E et al., 1998, montrent que le LPS induit l’apoptose de lymphocytes de rate. Celle-ci est précédée d’une activation non spécifique des cellules B.
BARNETT JK et al., 1999, ont mis en évidence que la membrane externe des leptospires pathogènes contiennent le LPS, une porine ompL1 et certaines lipoprotéines dont LipL41. Ces différents composants seraient toujours présents dans la lumière des tubules rénaux 10 jours et 28 jours post infection. Ils auraient donc un rôle dans l’induction et la persistance des néphrites interstitielles leptospirosiques.
– Pathogénicité des leptospires chez l’hôte
Les leptospires virulentes possèdent une importante capacité à adhérer aux différentes cellules voire de pénétrer à travers les cellules endothéliales et de dissocier les hépatocytes (ANDRE- FONTAINE G et GANIERE JP, 1992).
La pathogénicité vasculaire des leptospires résident dans le fait que celles-ci sont à l’origine d’une sévère vascularite avec des lésions endothéliales résultant d’une atteinte des capillaires, un œdème tissulaire, une diathèse hémorragique et parfois une coagulation intravasculaire disséminée.
L’insuffisance rénale a pour origine des lésions tubulaires liées à la colonisation des leptospires dans les cellules épithéliales tubulaires rénales et à leur multiplication.
L’augmentation de taille rénale intervient également dans cette perte fonctionnelle puisqu’elle est à l’origine d’une diminution de filtration glomérulaire et d’hypoxie.
En conclusion, l’expression de ce pouvoir pathogène relatif à l’espèce de leptospires infectante peut faire évoluer la maladie d’une forme asymptomatique vers une forme icterohémorragique grave. Ce pouvoir pathogène est également lié à la sensibilité et à la réceptivité de l’hôte.

Facteurs tenant à la sensibilité et à la réceptivité de l’hôte

Différents facteurs tenant au chien infecté sont prépondérants pour l’évolution de la maladie (ANDRE-FONTAINE G et al., 1994) :
– Le statut immunitaire : un chien immunodéprimé montre une très forte sensibilité à l’infection leptospirosique.
– L’âge : l’importance de l’infection leptospirosique augmente avec l’âge du chien.
– L’état vaccinal du chien interfère sur le développement et les conséquences de l’infection : un chien correctement vacciné présente des anticorps agglutinant la souche infectieuse, ce qui permet sa phagocytose après opsonisation.
– La réaction immunitaire du chien devant l’infection : Le développement d’une réponse immunitaire peut entraîner une élimination des bactéries et la guérison, mais le germe peut également persister dans des sites comme les tubes rénaux proximaux, d’où la leptospiurie.
La réponse d’un hôte à une infection leptospirosique est donc variable. L’expression clinique de la maladie dépend à la fois du caractère pathogénique de la souche infectieuse mais aussi des pouvoirs de défense de l’animal infecté. (MULLER A et al., 1999)
La variabilité des réponses du chien à une infection leptospirosique est résumée dans la figure 4.

Table des matières

INTRODUCTION 
I- ÉTIOLOGIE DE LA LEPTOSPIROSE 
1- Classification
a) Classification des espèces
b) Classification des sérovars et des sérogroupes
2- Morphologie des leptospires
a) Morphologie externe générale
b) Ultrastructure microscopique
c) Morphologie des leptospires en division
3- Caractères bactériologiques
a) Métabolisme des leptospires
b) Particularité génétique des leptospires
c) Culture des leptospires
4- Caractères antigéniques, immunologiques et allergiques
a) Propriétés antigéniques
b) Propriétés immunologiques
c) Propriétés allergiques
II- PATHOGÉNIE DE LA LEPTOSPIROSE 
1- Conditions de l’infection
a) Facteurs tenant au pouvoir pathogène des leptospires
b) Facteurs tenant à la réceptivité et à la sensibilité de l’hôte
2- Étapes de l’infection
a) Phase de contamination du chien
b) Phase d’invasion
c) Phase de multiplication
III- SYMPTÔMES ET LÉSIONS 
1- Symptômes
a)Forme suraiguë
b) Formes aiguës
c) Formes subaiguës ou chroniques
d)Autres formes
2- Lésions
a) Lésions macroscopiques
b) Lésions microscopiques
IV- ÉPIDÉMIOLOGIE 
1- Épidémiologie descriptive
2- Épidémiologie analytique
a) Sources de bactéries
b) Résistance des bactéries
c) Réceptivité et sensibilité des espèces
d) Voies de pénétration
e) Transmission directe et indirecte
3- Épidémiologie synthétique
V- DIAGNOSTIC 
1- Non spécifique
a) Éléments épidémiologiques
b) Modifications des paramètres de laboratoire
c) Radiographie-échographie
2- Spécifique
a)Prélèvements
b) Diagnostic direct
c) Diagnostic indirect
VI- TRAITEMENT ET PROPHYLAXIE 
1- Traitement
a) Antibiothérapie
b) Symptomatique
2- Prophylaxie
a) Sanitaire
b) Médicale (vaccin)
VII- LA LEPTOSPIROSE DU CHIEN : UNE ZOONOSE SOUS ESTIMÉE
1- Épidémiologie
2- Symptômes
3- Diagnostic
4- Traitement
5- Prophylaxie
VIII- LÉGISLATION 
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE

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