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Généralités sur les agents infectieux

Généralités sur les agents infectieux

De nos jours, les infections constituent encore d’importants problèmes de santé publique, comme on peut le voir avec la pandémie de coronavirus. Une infection se définie comme une maladie causée par l’invasion d’un agent pathogène dans l’organisme d’un patient. La mise en contact avec un agent pathogène peut se faire via différentes voies, notamment interhumaine (air, gouttelettes, contact, féco-orale, sexuelle, transplacentaire, etc.), environnementale (nourriture, eau, objets, etc.) ou encore via des animaux ou des plantes. Selon les définitions actuelles, les agents infectieux peuvent être divisés en 5 catégories :

  • Prion
  • Virus
  • Archées
  • Bactéries
  • Eucaryotes

Ces agents sont extrêmement nombreux et variés, beaucoup restent encore inconnus. En effet, des estimations précisent qu’il devrait exister entre 10 et 100 millions d’espèces bactériennes différentes sur Terre, alors que seulement 10 000 sont répertoriées à ce jour. Les ratios concernant les virus et autres micro-organismes sont du même ordre de grandeur…

A noter que ce n’est pas la taille des organismes qui fait la différence entre les différentes classes d’agents infectieux, mais leur structure, leur génétique et leur mode de fonctionnement.

A savoir également que la présence d’un micro-organisme n’est pas synonyme de pathogénicité. En effet, de nombreux micro-organismes sont présents dans notre environnement et certains nous sont même indispensables. Une relation de ce type où deux êtres vivants cohabitent en symbiose est dite commensale, par opposition au parasitisme où un organisme est délétère à la survie du second, comme c'est le cas des infections.

Historique

Avant la microbiologie

Par définition, la microbiologie fait suite à l’invention des microscopes. Cependant, l’existence de la vie microbiologique a été postulée bien avant, chez les Jaïnistes, en Inde, vers 500 ans avant Jésus-Christ (J.-C.). Avicenne (Xe siècle après J.-C.) a également postulé que la tuberculose et la méningite pouvaient être d'origine microbienne. En Europe, c'est Fracastoro (XVe siècle) qui a été le premier à théoriser l’existence d’épidémies microbiennes, dont la syphilis en particulier. Leeuwenhoek (XVIIIe siècle) a été l'un des premiers à observer des micro-organismes. Ensuite, Louis Pasteur (XIXe siècle) a permis la culture microbienne, en se basant sur la microbiologie alimentaire puisqu’il travaillait sur la fermentation de la bière et du vin. Une grande révolution a été l'utilisation de milieux solides, appelés géloses, par Robert Koch (XIXe siècle) pour la culture de bactéries, ce qui a permis d'avoir des colonies isolées visibles correspondant alors à environ un million d'organismes.

Par la suite, de grands débats scientifiques ont eu lieu concernant le rôle de ces micro-organismes dans certaines maladies : les agents infectieux en sont-ils les responsables ou leur présence en est-elle la conséquence ? Pour répondre à cela, des postulats ont été émis, dont certains ne sont plus valables de nos jours : pour qu'un organisme soit responsable d'une maladie, il ne faut pas qu'il soit présent chez les individus sains, il faut qu'on le retrouve chez les malades, et il doit causer la maladie si on le transfère chez un individu sain.

Ces postulats sont devenus faux à partir du moment où des porteurs sains de pathogènes ont été identifiés.

Micro-organismes / microbes

A la fin du XIXe siècle, un micro-organisme, aussi appelé microbe, était défini comme un organisme vivant visible au microscope. Parmi ceux-ci, on distinguait dès 1925 des microbes possédant un noyau cellulaire, appelés alors les eucaryotes, et des microbes sans noyau, dénommés les procaryotes ou bactéries initialement.

Dans les années 1970, on a découvert que parmi ces procaryotes, il existait des bactéries vivant dans des conditions extrêmes et qui sont alors appelées extrêmophiles. Quand les moyens d'identification moléculaires sont apparus, Woese a remarqué que parmi les bactéries extrêmophiles certaines avaient une origine génétique complètement différente de celle des bactéries plus communes : elles avaient une origine plus proche de celle des eucaryotes. Il définit alors un troisième groupe en plus des eucaryotes et des bactéries : les archées.

Les bactéries

Les bactéries sont donc des êtres vivants unicellulaires, sans noyau. Initialement, elles ont été classées selon leur apparence au microscope :

  • Forme ronde : les cocci. Si elles présentent deux coques, ce sont des diplocoques. De la même manière, les staphylocoques ressemblent à des amas de raisin, alors que les streptocoques sont décrits comme étant en chaînette.
  • Fome allongée : les bacille.
  • Intermédiaire : coccobacille, spirochètes, vibrium, fusobacterium (forme pointue), etc.
Classification des bactéries selon leur forme
Classification des bactéries selon leur forme au microscope

Pour aller plus loin dans les classifications, on a utilisé des colorations, dont la coloration de Gram. Le fonctionnement est simple : on colore d’abord en violet, on rince à l’alcool, puis on colore en rouge. Les bactéries retenant le violet sont dites Gram+, alors que les bactéries retenant le rouge sont dites Gram-. Les mycobactéries ne sont ni Gram+, ni Gram-. A noter également que les bactéries intracellulaires et les spirochètes sont invisibles au microscope et les colorations sont donc inutiles.

A côté de cela, le type de respiration du microbe a également été utilisé dans certaine classification : anaérobie, aérobie ou mixte.

Cependant, avec les techniques de biologie moléculaire actuelle, ces classifications anciennes ne sont plus vraiment utilisées. Aujourd’hui, le classement se fait sur un arbre phylogénétique en fonction du séquençage des gènes ribosomaux de l’ARNr 16S.

De cette façon, plus de 2000 espèces sont aujourd’hui isolées chez l’homme, dont une faible proportion est responsable de 90 % des infections :

Cocci Gram Positifs

  • Staphylococcus aureus et Staphylocoques à coagulase négative (S. epidermidis, etc.)
  • Streptococcus pneumoniae : pneumonie
  • Streptocoque A : scarlatine, angine, rhumatismes
  • Streptocoque B : infection néonatale
  • Entérocoque : infections urinaires, endocardite

Cocci Gram Négatifs

  • Neisseria meningitidis : méningite
  • Neisseria gonorrhoeae : infection génitale
  • Moraxella / Branhamella catarrhalis : pneumonie

Bacilles Gram Négatives

  • Campylobacter : diarrhées
  • Helicobacter : ulcère, cancer de l'estomac
  • Escherichia coli : infection urinaire
  • Klesbiella : pneumonie, abcès du foie, septicémies
  • Enterobacter : infection nosocomiale
  • Pseudomonas aeruginosa (pyocianique) : infection nosocomiale
  • Salmonella : typhoïde, diarrhée
  • Shigella : diarrhée
  • Serratia : infection nosocomiale
  • Proteus mirabilis : infection urinaire
  • Bordetella pertussis : coqueluche
  • Legionella pneumophila : pneumonie (maladie des légionnaires)
  • Bartonella : maladie des griffes du chat
  • Yersinia pestis et Yersinia enterolitica
  • Vibrio cholerae : choléra
  • Pasteurella : pasteurellose
  • Haemophilus : pneumonie

Bacilles Gram Positives

  • Listeria : diarrhées
  • Corynebacterium : diphtérie

Spirochètes

  • Treponema : syphilis
  • Leptospira : maladies tropicales
  • Borrelia : maladie de Lyme

Bactéries anaérobies

  • Clostridium tetani : tétanos
  • Clostridium botulinum : botulisme
  • Clostridium sp : gangrène gazeuse

Mycobactéries

  • Mycobacterium tuberculosis : tuberculose
  • Mycobacterium leprae : lèpre

Intracellulaires

  • Chlamydia
  • Mycoplasma
  • Ureaplasma
  • Rickettsia

En résumé, voici les différentes bactéries pathogènes chez l'Homme et leurs atteintes respectives :

Infections bacteriennes
Les infections bactériennes fréquentes chez l'Homme

Les archées

Les archées sont des organismes unicellulaires sans noyau, comme les bactéries. Ceux que l'on connaît le mieux sont les archées méthanogènes : elles se situent dans le tube digestif et transforment les ions H+ en méthane (CH4). Ces archées entraînent la formation de gaz intestinaux et jouent un rôle très important en permettant d'empêcher l'acidification constante du tube digestif et donc de garantir une absorption idéale.

A ce jour, il n'y a pas encore de pathogènes identifiés parmi ces organismes.

Les eucaryotes

Les eucaryotes sont des organismes uni- ou pluricellulaires qui possèdent un noyau cellulaire, ce qui les distingue donc des bactéries et des archées. On peut distinguer entre autres :

Champignons et levures

  • Candida
  • Aspergillus : infections respiratoires
  • Cryptococcus
  • Pneumocystis
  • Histoplasma
  • Malassezia
  • Microsporon, Microphyton

Protozoaires

  • Plasmodium : paludisme
  • Amibes
  • Leishmanie
  • Toxoplasmose

Vers (helminthes)

  • Nématodes : vers ronds
  • Plathelminthes : vers plats

Arthropodes

  • Poux de corps et de pubis
  • Gale, Tique, Puce
  • Demodex : acné

Les virus

Au XIXe siècle, on définissait les virus comme des agents infectieux, petits, invisibles et filtrables. Au fur et à mesure des découvertes du XXe siècle, cette définition a été remise en cause mais sans en trouver une convenable. Encore aujourd’hui, la définition de virus ne fait toujours pas l’unanimité : ce ne sont pas des organismes vivants, mais des particules microscopiques qui peuvent infecter les cellules d’un organisme.

Le premier organisme ayant servi à la définition du virus et ayant été étudié sur le plan biochimique est le virus de la mosaïque du tabac. Stanley a réussi à en faire un cristal qui a gardé les propriétés du virus, et il a donc déclaré que les virus étaient des êtres non-vivants, puisque cristallisables : une biomolécule. Burnet a ensuite émis la théorie que le virus était devenu extrêmement petit et invisible par pertes successives de gènes. Lwoff a tenté d'émettre un consensus et a proposé une définition basée sur les travaux de Stanley et Brunet :

  • Ils mesurent moins de 200 nm.
  • Ils n'ont pas d'enzymes générant de l'énergie, pas de métabolisme propre.
  • Ce sont des agents intracellulaires stricts.
  • Ils ont un seul type d'acides nucléiques (ADN ou ARN) : ceci est devenu faux, puisque l'on a retrouvé des virus qui possèdent à la fois ADN et ARN.
  • Ils sont incapables de se multiplier par division : ceci est également faux puisque l’on a observé quelques exceptions.
Classification des virus
Classification des virus en pathologie humaine

Sur le schéma ci-dessous, vous pouvez trouver les différents maladies de l'Homme causées par les virus :

Infections virales
Les infections virales fréquentes chez l'Homme
Pour en savoir plus sur les virus, un article consacré à été rédigé : les virus.

Prions

Un prion est une protéine pathogène, comportant des modifications dans sa conformation et qui peuvent se transmettre aux protéines voisines. Ces protéines entraînent des maladies, dont les plus connue sont l’encéphalopathie de Creutzfeldt-Jakob (maladie de la vache folle) et le Kuru.

Prion
Effet d'une protéine prion