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Marie De Kesel

Microbiologie bucco-dentaire 1. Introduction 1.1. Définitions La flore commensale est mélange complexe de micro-organisme qui coexistent avec l’humain et qui évolue avec le temps. Chaque micro-organisme de cette flore peut être à l’origine d’une infection dans certaines conditions. Elle a  rôles : • Barrière écologique : empêche colonisation par bactéries pathogènes • Source de nutriments et vitamines (Vit K par E. coli) pour l’hôte La flore commensale est aussi appelée microbiote/microflore. On en a à plusieurs endroits : • Peau : Staphylocoque epidermidis • Cavité buccale : Streptococcus • Voies respiratoires • Intestin : Lactobacillus, Bacteroides, Clostridium • Voie uro-génitale Le microbiome est l’aire de vie du microbiote, c’est l’ensemble de gènes que possèdent ces microbes commensaux. En bouche, on a pu analyser ± 1000 génomes de micro-organismes buccaux. Les bactéries pathogènes sont capables de provoquer une maladie chez un sujet qui a des défenses normales. Elles ne font pas spécialement partie de la flore commensale. Les bactéries saprophytes se nourrissent de matières organiques en décomposition. Elles peuvent être retrouvées à la surface de la peau et des muqueuses (état transitoire). Elles sont principalement responsables d’infections opportunistes (Pseudomonas aeruginosa). Les bactéries opportunistes ne donnent habituellement bactéries opportunistes pas de maladies chez les sujets sains mais elles peuvent devenir pathogènes chez les patients dont les défenses sont altérées (Diabétique, HIV, ..). Il s’agit souvent de bactéries commensales (ex : endocardite à strepto oraux) ou saprophytes. On parle de colonisation quand la présence de germes ne provoque aucune réaction immunologique ou signes cliniques (pas de traitement AB). On parle d’infection quand la présence de germes provoquent des signes cliniques (traitement AB).

Micro-organisme - endogène (flore) - exogène (envir.)

Colonisation

Infection

Pouvoir pathogène Virulence Altération des défenses de l’hôte

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La virulence est la capacité d’une bactérie à déclencher une maladie infectieuse chez un hôte sain. Elle est définie par la dose infectante. → Notion quantitative Le pouvoir pathogène est déterminé par les mécanismes contribuant au déclenchement d’une infection (toxines, facteurs d’adhésion comme les pilis) → Notion qualitative • Pour un même pouvoir pathogène, on peut avoir des souche + ou – virulente • Shigella dysenteriae et Shigella flexneri provoque la dysenterie mais pas avec les même doses ( 100 pour 100 000 bactéries) Le postulat de Koch 1) Le micro-organisme doit être présent dans tous les organismes malades et absents chez les organismes sains 2) Le micro-organisme doit être cultivé en culture pure à l’extérieur des organismes malades − Tous peut ne pas se développer 3) Un organisme sain inoculé avec cette culture pure doit développer la maladie avec tous ses symptômes − On peut être porteur sain 4) Le micro-organisme isolé de cet organisme doit être identique à celui précédemment isolé − Peut évoluer, muter, acquérir des plasmides, devenir résistant Willoughby D.Miller est un dentiste américaine et le 1er microbiologiste de la flore orale. → Théorie de la carie dentaire « Les caries sont dues à la production d’acides par les bactéries orales suivi de la fermentation de sucres ». Il pensait que les caries étaient liées à l’action des plusieurs bactéries. 1.2. Écologie microbienne orale a) Définitions → L’écologie étudie les relations d’organismes vivants entre eux et avec leur environnement. → L’écosystème est un système d’interactions d’une communauté biotique dans un milieu abiotique. → Une population est un groupe d’individus de même espèce vivant dans un même habitat. → Une communauté est un groupe de population réunies dans un même habitat. → L’habitat est l’endroit où vit un organisme vivant. La niche écologique correspond à l’habitat et le rôle joué par un organisme vivant.

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→ Les espèces indigènes sont les celles qui sont habituellement présentent dans le milieu o Majoritaires : + de 1% , détection facile o Minoritaires : - de 1%, détection difficile → Autochtone : espèces de la flore indigène exclusives à la cavité buccale. Allochtone : espèces qui transitent occasionnellement par la cavité buccale sans s’y établir de façon durable, elles appartiennent à la flore de passage. → Compétition intraspécifique : compétition entre les individus d’une même espèce. Compétition interspécifique : compétition entre les individus d’espèces . → Le climax est l’état de l’écosystème à son apogée entre développement et régression. b) L’écosystème buccal L’écosystème buccal a une composante biotique (bactéries) et composante abiotique (salive, t°, O2, nutriment, fluide gingival). Il correspond à un équilibre dynamique qui s’établit, à tout âge, entre la prolifération bactérienne, le flux salivaire et la réponse tissulaire. Suite à un stress écologique comme une diète, la présence de bactéries exogènes, AB, hormones, …, on peut avoir un déséquilibre de l’écosystème. La régulation de cet écosystème participe à la protection du complexe buccal contre les pathologies inflammatoire et infectieuses courantes (caries, gingivites, parodontites, candidoses). Il y a plusieurs relations entre les micro-organismes Antagonisme

Coopération Pas de relation Les écosystèmes de la cavité orale sont variés car les sites oraux sont variés :  sites anatomiques,  tissus,  conditions physiques, … Les déterminants écologiques de la cavité buccale T° Humidité et salive pH Potentiel rédox Gaz (O2 et CO2) Nutriments

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1.3. Caractéristiques des bactéries a) Structures spécialisées Ancrage

Mouvement Carapace, protection, avantage survie

b) Coloration Il y a 2 catégories de bactéries : Gram Coloration rose (retient pas le cristal violet) Fine couche de peptidoglycanes Périplasme Couche de lipopolysaccharide

Gram + Coloration mauve (retient le cristal violet) Grande couche de peptidoglycanes Pas de périplasme Pas de lipopolysaccharide

c) Forme Les bactéries peuvent avoir  formes : → Coque : diplocoque, coque en amas, tétrade, chainette → Coccobacille → Bacille : diplobacille, chainette, palissade → Fusiforme → Vibrion → Spirochète, tréponème, spirille

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Dans la cavité buccale, on va principalement retrouver des coques Gram + (staphylococcus, streptococcus) et des bacilles Gram +. On retrouve aussi quelques coques Gram – (N. meningitidis) mais pas de bacilles Gram – si la bouche est en bonne santé. d) Test à la catalase On met du H2O2 sur une lame et si on observe des petites bulles sur la lame, ça veut dire que la réaction est positive et qu’on est donc en présence de bactéries catalase +. Dans la cavité buccale en bonne santé, on retrouve des streptocoques catalase – qui peuvent produire du H2O2.

→ → → → →

e) Besoins en O2 Aérobie stricte : Besoin d’O2 Anaérobie stricte : Pas besoin d’O2 Aérobie/anaérobie facultative : peut pousser avec ou sans O2 Microaérophile : besoin d’un tout petit peu d’O2 (ex : campilobacter) Capnophile : besoin de CO2

Anaérobie stricte

Aérobie facultative

Aérobie stricte

Microaérophile

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f) Nutriments bactériens

Notes Ariane ?

1.4. Bactéries au niveau bucco-dentaire Dans la cavité buccale, on retrouve 600 à 1000 espèces bactériennes. Vu la multitude d’écosystème en bouche, on en a des aérobies strictes, des microaérophiles, des anaérobies facultatives, des anaérobies strictes et des capnophiles. Flore buccale a) Flore de la muqueuse buccale → Streptococcus viridans : S. mutans, S. sanguinis, S. oralis, S. mitis → HACEK : o Haemophilius sp., Actinomyces, Cardiobacterium, Eikinella, Kingella. o Entraine 3% des endocardite sur valve native → Bactéries anaérobies : Fusobacterium, Actinomyces, Veillonella → Micrococcus b) Flore de la plaque dentaire → S. viridans : S. mutans, S. sobrinus → Actinomyces → Lactobacille → Parfois treponema

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c) Flore du sillon gingival → Surtout Gram + aérobies ou facultative avec prédominance d’Actinomyces et Streptocoques. d) Exemples de coques Gram + de la flore buccale o Streptococcus Coques en chainette anaérobie aérotolérant et catalase - dont la croissance est stimulée par la présence de CO2. Il exites plusieurs types de classification : Selon le type d’hémolyse :  : hémolyse partielle  : hémolyse totale  : absence d’hémolyse Selon le caractère antigénique (classification de Lancefield) : Il y a 18 sérogroupes qui peuvent être déterminés par réaction d’immunoprécipitation ou agglutination Selon le séquençage ARN16S Selon la pathogénicité Streptocoque pyogène ou streptocoque du groupe A (-hémolytique) Il est commensale de l’oropharynx (on peut être porteur sain) mais aussi du périné, de l’anus et de la flore vaginale. Il provoque : − Manifestations cliniques invasives : angine, abcès amygdalien, adénite suppurée, infection cutanées (impétigo, érysipèle), septicémie et pneumonie − Manifestations cliniques toxicogènes : scarlatine et TSS − Manifestation réactionnelle : RAA, glomérulonéphrite S. dysglactiae, S. equi et S. canis -hémolytique des groupes C et G Ils sont commensaux de l’oropharynx et ce sont des pathogènes opportunistes. Ils peuvent provoquer : − Infections aigues localisée : angine − Infection généralisées chez les immunodéprimés : endocardite, méningite, septicémie, pneumonie, infection de la peau et tissus mou Streptocoque oraux Ils font principalement partie de la flore buccale et salivaire mais on les retrouve aussi au niveau des voies respiratoires, uro-G et intestinale. Il en existe 6 groupes qui sont très souvent non groupables selon Lancefield et leur identification est parfois difficile. Leur pouvoir pathogène est variable − Carie : S. mutans − Endocardite : S. mitis, S. oralis, S. sanguis, S. milleri − Suppuration profonde ou abcès de  organes : groupe milleri

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Les 6 groupes : Or1 : S. mitis, S. oralis, S. sanguis, S. gordonii Il sont commensaux de l’oropharynx et sont des pathogènes opportunistes : o Infection localisée : angine o Infection généralisée chez les ID : pneumonie, méningite, endocardite, septicémie Or2 : Streptocoques déficients Ils sont reclassés en 2 groupes : Abiotrophia et Granulicatella. Ils sont très difficile à faire pousser, ils ont besoin de milieux enrichis pour leur croissance. Il pousse par microcolonies en anaérobiose Pathologies : endocardite subaigüe et septicémie Or3 : Streptocoque pneumoniae = pneumocoque Forme : diplocoques, parfois en courtes chaînette et parfois entourés d’une capsule Lieu : Ils colonisent les voies respiratoires supérieures dès les 1er jours de vie (porteurs sains) Caractéristiques :sensibles à l’optochine (AB qui aide à l’identification) et sont soluble dans la bile. Pathologie : o Surtout chez les ID et âges extrêmes ( 60 ans) o Pneumonies franches, otites, sinustite o Septicémies, méningite, infection gynéco, conjonctivite o Il existe mtn un vaccin Or4 : Streptocoque du groupe milleri (S ; milleri, constellatus, intermedius) Lieu : commensaux des muqueuses oro-pharyngées, génitales et intestinale Caractéristiques : o Certains sont -hémolytique o Odeur particulière de caramel o Si on les trouve dans le flacon d’hémoculture, il faut chercher une cause sous-jacente Pathologies : o Abcédations profondes o Infection de la peau, des tissus mous, des os, des articulations Or5 : S. mutans, S. sobrinus, S. ratus Pathologies : caries dentaire et endocardite Or6 : S ; salivarus, S. thermophilus, S. vestibularis Pathologies : bactériémies, endocardite, et méningites iatrogènes

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e) Exemples de bacilles Gram + et – de la flore buccale o Actinomyces Bacille Gram + anaérobies strictes ou facultatives qui sont non-mobiles. Leur croissance en culture est longue (5 à 20 jours) et dois se faire à 35° soit en anaérobiose soit sous CO2. On les trouve normalement dans les muqueuses des voies aériennes supérieures, de la cavité buccale, du tractus intestinal et vaginal. Dans la cavité buccale, les bactéries sont retrouvées dans les biofilms dentaires (surtout au niveau de la flore sous-gingival). Pathologies : − Caries − Nécrose pulpaire − Infection endodontiques et périapicale − Abcès parodontaux − Cellulite − Actinomycose thoracique, abdominale et cervicale Traitement : pénicillines o Corynobacterium matuchotii Bacille Gram + en forme de filaments qui sont autochtone de la cavité buccale. o Lactobacillus Bacille Gram + anaérobie mais aérotolérantes qui savent bouger. On les retrouve au niveau de la plaque dentaire, de la salive, et sur les tissus mous. Elles ont une faible capacité d’adhérence aux surfaces lisses et colonisent donc les sites permettant une rétention mécanique comme les anfractuosités de la dent, les restaurations débordantes ou non étanches et les dispositifs orthodontiques. Pathologie : − Impliquées dans le processus carieux et dans la progression de la carie dans la dentine à cause de leur caractère acidophile et acidogène o Bacille à Gram – Bacteroides : anaérobie et non-mobile Bactéries à pigmentation noire (BPN) : commensale de la cavité buccale BPN car elles produisent un pigment brun/noir quand elles sont cultivées sur gélose au sang. Dans ce groupe, on a les Porphyromonas sp. qui sont des bacilles/coccobacille anaérobies strictes non mobiles et asporulée. Pathologies : − Infection endodontique : Porphyromonas endodontalis − Parodontites : Porphyromonas gingivalis − Autres infections : Porphyromonas asaccaharolytica 9

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Genre Prevotella Leur cultures est difficile et lente. Il existe plusiures espèces qui sont pigmentées : P.denticola, P. intermedia, P. loescheii, P. melaninogenica et P. nigrescens. Elles sont résistantes à l’amoxicilline car elle produisent des -lactamases Pathologie : − Lésions carieuses et endodontiques − Abcès apicaux et parodontaux − Poches parodontales − Infections locales qui peut évoluer en infections systémiques si pas de traitement

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2. Implication clinique des biofilms oraux 2.1. Distribution des bactéries dans l’écosystème buccal La flore supra-gingivale est constituée par les micro-organismes vivants au-dessus de la gencives. On y trouve principalement : • Des streptococcus : S. sobrinus, S. mutans, S. sanguis, S. salivaris, S. mitis • Lactobacillus sp • Actinomyces La flore sous-gingivale est constituée par les micro-organismes vivants sous la gencive. On y retrouve majoritairement des Gram – anaérobies stricts : • Porphyromonas gingivalis • Prevotella intermedia • Fusobacterium nucleatum 2.2. Définition du biofilm Les organismes unicellulaires vivent soit associés en biofilm, soit en flottaison libre (mode planctonique) dans un milieu liquide. Les biofilms sont constitués d’une population de micro-organismes (surtout bactéries mais aussi virus et champig) qui croissent associés à des surfaces.

Caractéristiques : − Sécrétion d’une matrice adhésive et protectrice − Naturellement résistants aux AB − À l’origine de nbreuses infections chroniques

Propriétés du biofilm − Il se développe sur n’importe quel type de surface naturelle ou artificielle (minérale ou organique) et sur les surface submergées. − Résistance aux UV et aux forces de cisaillement − Échappement au système immunitaire − Résistances aux AB − Quorum sensing Les bactéries s’envoient des molécules/signaux moléculaires entre elles, elles se synchronisent et activent leurs facteur de virulence en même temps

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2.3. Étapes de formation du biofilm Adhésion réversible Les bactéries en suspension vont être attirées sur la surface par sédimentation ou chimiotactisme. Cette phase dure 2 à 8h pour la plaque dentaire Adhésion définitive Les bactéries se fixent de manière irréversible à la surface suite à des modifications phénotypiques comme la perte de leur flagelle et la formation d’une carapace (mucoïde). Formation de microcolonies Maturation Relargage

2.4. Contrôle des biofilms a) Implications cliniques des biofilms 60% des infections bactériennes impliquent des biofilms. Les biofilms sont également responsables d’une grandes parties des infections nosocomiale (qui se dvlp 48h après un séjour à l’hôpital) : → En UE : il y a 3 millions d’infections nosocomiales par an avec 50 000 décès → Aux USA : il y 1,7 millions d’infections nosocomiales par an avec 99 000 décès → 60/70 % des infections nosocomiales sont liées à l’implantation d’un dispositif médical/chirurgical et aucun n’échappe à l’infection Si on biofilm se développe sur un corps étranger (cathéter, prothèse, ..), il faut enlever ce matériel étranger. Ces infections sur corps étranger sont souvent chroniques/récidivantes et recouvrent des situations difficiles à gérer : → Bactériémies/septicémies récurrentes par planctonisation des bactéries du biofilm → Inflammation chronique → Arrêts de cicatrisation → Dissémination d’embols septiques (infections sur prothèses valvulaires ou vasculaires)

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b) Pathogènes retrouvés dans les biofilms o Pathogènes opportunistes : → Staphylococcus epidermidis → Streptococcus aureus et S. agalactiae → E. coli → Pseudomonas aeruginosa o Bactéries commensales 2.5. La plaque dentaire La plaque dentaire est un biofilm de la cavité buccal. Les pathogènes les plus fréquents sont : → S. mutans et S. sobrinus : donnent des caries → Actinomyces , Porphyromonas gingivalis : provoque parodontite

Des bactéries de la plaque dentaire peuvent se détacher (planctonisation) et aller dans la circulation sanguine ce qui peut provoquer une végétation endocarditique valvulaire a) Acquisition de la flore orale au cours de la vie

On commence donc à avoir une mauvaise haleine

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3. Risques infectieux et pathologie bucco-dentaire 3.1. Aspects bactériologiques des caries dentaires W.D Miller (suite théorie de la carie) • Après avoir mélanger des sucres avec de la salive, il observe la production d’acide lactique qui décalcifie la couronne dentaire Il identifie plusieurs espèces bactériennes acidogènes et observe des bactéries dans les cavité carieuse La carie est-elle une maladie infectieuse selon le postulat de Koch ? : → On n’a jamais trouvé un germe répondant à tous les postulats de Koch : NON → Les germes incriminés peuvent être isolés à partir de sites sains : NON → Un germe qui cause une maladie peut disparaitre de la lésion initiales : NON Pourtant c’est un maladie infectieuse remaniement des postulats de Koch : • Le germe doit être présent dans les lésions initiales de la maladie • Le germe doit induire un titre élevé d’Ac spécifique du germe • Le germe doit révéler des facteurs de virulence • Le germe doit reproduire la maladie chez l’animal • L’élimination du germe doit avoir pour effet une amélioration clinique

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a) Bactéries cariogènes Streptocoque : S. mutans, S. mitis, S. anginosus, S. salivarus Enterococcus faecalis Actinomyces : souvent dans les lésions carieuses au niveau des racines Lactobacillus : dans les lésions carieuses avancées de l’émail de la couronne et aussi de la dentine des racines

Chez les rats, gerbilles et singes mis à une diète cariogène, le S. mutans produit des caries au niveau des surfaces lisses, des puits et des sillons dentaires alors que les autres n’en provoquent qu’au niveau des sillons. La vaccination de rongeurs et de primates avec des Ag spécifiques de S. mutans réduit le nombre de caries chez ces animaux. Chez l’humain, on décrit une association statistiquement significative entre S. mutans et les caries. Les patients soumis à une antibiothérapie à long terme voient les atteintes carieuses diminuer. Les bactéries cariog...