Soutenance mémoire
ECOLOGIE ET TRANSMISSION
Staphylococcus aureus, un pathogène bien ancien
Observés pour la 1ère fois par Louis Pasteur en 1879 dans un pus de furoncle, les staphylocoques doivent leur nom au chirurgien écossais, Sir Alexendre Ogston. Il observa en 1880 dans un pus d’un patient atteint d’une infection post-opératoire, des germes en coques regroupés en amas d’où leur appellation « Staphylococcus » de l’expression grec staphyle (grappe de raisin) (van Belkum et al., 2009). En 1884, Rosenbach, parvint à isoler et à cultiver cette bactérie et la nomma Staphylococcus aureus (S. aureus), en raison de la pigmentation jaune-orangée ou dorée des colonies en culture.
Sur la base d’analyses des séquences des gènes codant pour l’ARN ribosomal (ARNr) 16S, le genre Staphylococcus est classé dans la famille des Staphylococcaceae comprenant deux genres (Staphylococcus et Micrococcus) différenciés par leur réaction à la catalase. Le genre Staphylococcus comprend prés de 45 espèces et sous espèces dont dix-sept ont été retrouvées chez l’homme (tableau 1), parmi lesquelles S. aureus est la plus pathogène pour l’homme. Elle a été décrite associée à plusieurs pathologies allant des infections superficielles de la peau telles que les folliculites, les furonculoses à des pathologies gravissimes potentiellement mortelles comme les ostéomyélites, les pneumonies (Balis et al., 2007). Au cours des 25 dernières années, une réelle progression des infections à S. aureus aussi bien en environnement hospitalier que dans la communauté a été observée, constituant ainsi un réel problème de santé publique en raison de la morbidité, de la mortalité, de la durée d’hospitalisation et de leur prise en charge (Bamberger and Boyd 2005, Crivellaro et al., 2011, Proctor 2008).
Habitat
S. aureus est une bactérie de la flore commensale de la peau et des muqueuses des animaux et de l’homme. Son habitat préférentiel chez l’homme est la muqueuse nasale, où il est présent en permanence chez près de 20 % des personnes avec une densité évaluée entre 10³ et 10⁴ UFC/cm2 (Kluytmans et al., 1997). En plus du portage permanent, prés de 60 % des individus hébergent par intermittence une souche de S. aureus alors que les 20 % restant ne sont jamais porteurs (Dinges et al., 2000).
PHYSIOPATHOLOGIE, FACTEURS DE VIRULENCE, PATHOLOGIES CLINIQUES ET RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES
Physiopathologie
Colonisation
S. aureus colonise la peau et les muqueuses en adhérant aux cellules et aux composants de la matrice extra-cellulaire. La colonisation s’observe en dehors de toute lésion préalable. Elle est cependant favorisée par toute effraction de la barrière cutanéo-muqueuse. Les mécanismes impliqués dans cette adhérence restent partiellement élucidés. S. aureus possède un grand nombre de protéines de surface capables de se fixer sur des molécules de l’hôte. Ce sont des adhésines. Un certain nombre de ces adhésines appartiennent à la famille des MSCRAMM « Microbial Surface component Recognizing Adhesive Matrix Molecule », caractérisées par leurs interactions avec les composants de la matrice extracellulaire tels que les molécules de collagène, d’élastine, les protéoglycanes et les glycoprotéines Parmi ces protéines, les mieux caractérisées sont :
– la protéine de liaison à la fibronectine,
– les protéines de liaison au collagène de type I, II et IV,
– la protéine de liaison au fibrinogène,
– la protéine A.
La protéine de liaison à la fibronectine
La protéine de liaison à la fibronectine est portée par la plupart des souches de S. aureus. Elle est exprimée principalement sous deux variants A et B, lesquels sont codés par deux gènes très proches fnbA et fnbB. Elle interagit avec la fibronectine et permet ainsi l’adhésion des bactéries aux caillots plasmatiques et aux dispositifs médicaux, constituant une source majeure d’infection (Burke et al., 2010, Foster and Hook 1998). Les deux variants de la protéine de liaison à la fibronectine de S. aureus présentent une organisation structurale similaire à celles présentes chez différentes espèces de streptocoques. Ainsi, le domaine D exposé au niveau de l’enveloppe membranaire présente 3 à 5 motifs de répétitions (≤ 40 acides aminés) qui assurent la liaison aux amines terminales de la fibronectine (figure 1a) (Foster and Hook 1998).
La protéine de liaison au collagène
La protéine liant le collagène permet l’attachement de la bactérie au collagène et aux tissus cartilagineux. Ainsi, les anticorps dirigés contre cette protéine inhibent la fixation bactérienne et empêchent son adhérence au cartilage. La protéine liant le collagène n’est pas exprimée par toutes les souches (38 à 56 %). Des expériences sur le modèle animal montrent son importance dans la colonisation et la virulence de S. aureus lors des arthrites et des endocardites. Toutefois, des résultats controversés ont été rapportés par différentes études sur son implication dans la sévérité des infections ostéo-articulaires (Foster and Hook 1998). L’analyse structurale de cette protéine montre qu’elle est formée d’une séquence signale suivie d’un domaine A de 55 k-Da (kilo dalton) et d’un domaine B, dont le nombre varie de 1 à 4 selon les souches (figure 1b). Le domaine A sert à la fixation au collagène alors que le rôle du domaine B reste encore à élucider. Cependant, des travaux sur des souches mutées ont mis en évidence que le domaine B n’est pas indispensable pour la fixation de S. aureus aux molécules de collagène (Foster and Hook 1998).
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Table des matières
INTRODUCTION
I. ECOLOGIE ET TRANSMISSION
1. Staphylococcus aureus, un pathogène bien ancien
2. Habitat
II. PHYSIOPATHOLOGIE, FACTEURS DE VIRULENCE, PATHOLOGIES CLINIQUES ET RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES
1. Physiopathologie
1.1. Colonisation
1.1.1. La protéine de liaison à la fibronectine
1.1.2. La protéine de liaison au collagène
1.1.3. La protéine de liaison au fibrinogène
1.1.4. La protéine de surface A
1.1.5. La protéine liant l’élastine
1.2. Infection
1.2.1. Facteurs protégeant la bactérie de la phagocytose
1.2.2. Facteurs conduisant à l’extension de l’infection
1.2.2.1. Extension locale
1.2.2.2. Diffusion hématogène
2. Les toxines staphylococciques
2.1. Les superantigènes
2.2. Les toxines formant des pores
2.2.1. Toxines à hélice alpha
2.2.1.1. La delta hémolysine
2.2.1.2. Les peptides phenol-solubles
2.2.2. Les toxines à brins bêta
2.2.2.1. L’alpha-hémolysine
2.2.1.2. Les leucotoxines à deux composés
2.2.1.2.1. La Leucocidine de Panton-Valentine
2.2.1.2.1.1. Action lytique et apoptotique de la leucocidine de Panton-Valentine
2.2.1.2.1.2. Leucocidine de Panton Valentine et adhésion aux composants de la matrix extra-cellulaire : rôle du peptide signal de LukS-PV
2.2.1.2.1.3. Controverse sur le rôle de la leucocidine de Panton-Valentine comme régulateur de l’expression génique
2.2.1.2.2. La gamma-hémolysine
2.2.1.2.3. La leucocidine LukE-LukD
2.3. Les toxines à activité protéolytique ou anti-protéolytique
2.3.1. La sérine protéase V8
2.3.2. Les exfoliatines
2.4. Autres toxines ou facteurs associés à la virulence de Staphylococcus aureus
2.5. Régulation des facteurs de virulence et rôle du système agr
3. Les infections à Staphylococcus aureus
3.1. Les infections suppuratives à Staphylococcus aureus
3.2. Les infections non suppuratives toxiniques
3.2.1. Choc toxique staphylococcique
3.2.1.1. Forme classique
3.2.1.2. La scarlatine staphylococcique
3.2.1.3. Le syndrome aigu d’exanthème généralisé
3.2.1.4. La desquamation érythémateuse récalcitrante
3.2.2. Les syndromes staphylococciques cutanés bulleux
3.2.2.1. Le syndrome d’exfoliation généralisée
3.2.2.2. L’impétigo bulleux
3.2.3. La pneumonie nécrosante
3.2.4. Les intoxications alimentaires
3.2.5. L’entérocolite staphylococcique
3.2.6. Les maladies auto-immunes associées à Staphylococcus aureus
3.2.6.1. La maladie de Kawasaki
3.2.6.2. Dermatite atopique
4. Principes thérapeutiques des infections à Staphylococcus aureus
5. Résistance aux antibiotiques
5.1. Mécanismes généraux de résistance aux antibiotiques
5.2. Les principaux antibiotiques utilisés et mécanismes de résistance associés
5.2.1. Les Béta-lactamines
5.2.1.1. Antibiotiques et mécanisme d’action
5.2.1.2. Support moléculaire de la résistance à la pénicilline
5.2.1.3. Support moléculaire de la résistance à la méticilline
5.2.2. Les Glycopeptides
5.2.2.1. Antibiotiques et mécanismes d’action
5.2.2.2. Mécanismes de résistance aux glycopeptides : cas de la vancomycine
5.2.3. Les Aminosides
5.2.4. Les Macrolides, Lincosamides et Streptogramines
5.2.5. Les Fluoroquinolones
5.2.6. Les oxazolidinones
III. STRUCTURE, PLASTICITE GENOMIQUE ET EVOLUTION DE STAPHYLOCOCCUS AUREUS
1. Espèce procaryote
2. Structure et plasticité génomique
2.1. Composante stable : support de la clonalité
2.1.1. Mutations ponctuelles et clonalité
2.1.2. Recombinaison homologue
2.2. Composante variable : support de la diversité
2.2.1. Mécanisme générant la diversité génétique
2.2.2. Bactériophages et îlots de pathogénicité
2.2.3. Cassettes chromosomiques staphylococciques
2.2.4. Plasmides et transposons
2.2.5. Elément génétique mobile catabolisant l’arginine
2.2.6. Les insertions de séquences
3. Outils de typage de Staphylococcus aureus
3.1. Détermination du groupe agr
3.2. Typage de la cassette SCCmec
3.3. Electrophorèse en champ pulsé
3.4. Multilocus sequence typing et algorithme eBURST
3.5. spa typing et algorithme BURP
4. Clonalité et diversité : l’évolution récente de Staphylococcus aureus
4.1. Origine et évolution des souches de Staphylococcus aureus résistant à la méticilline d’origine hospitalière
4.2. Emergence des souches de Staphylococcus aureus résistant à la méticilline d’origine communautaire : le succès de la cassette SCCmec IV
4.3. Les souches de Staphylococcus aureus sensible à la méticilline
CONCLUSION
