Chapitre 12 - Mycobactéries

Les bactéries du genre Mycobacterium sont des bacilles qui ne se colorent pas facilement mais qui, une fois colorés, résistent à la décoloration par l'acide et l'alcool et sont de ce fait dits « acido-alcoolo-résistants ». Le genre comprend de nombreuses espèces saprophytes ou commensales et des espèces pathogènes dont les deux principales sont : Mycobacterium tuberculosis, agent de la tuberculose, et Mycobacterium leprae, agent de la lèpre.

12.1 Mycobacterium tuberculosis

12.1.1 Historique

Au début du XIXe siècle, LAENNEC individualise la tuberculose. En 1865, VILLEMIN montre qu'il s'agit d'une maladie inoculable à l'animal et transmissible d'un animal à l'autre. Robert KOCH découvre et cultive en 1882 le bacille responsable. Entre 1908 à 1920, CALMETTE et GUERIN préparent le B.C.G., la première vaccination ayant lieu en 1921. WAKSMAN découvre en 1944 la streptomycine, premier antibiotique actif sur M.tuberculosis. En 1952 arrive l'isoniazide et, en 1967, la rifampicine. Malgré ces découvertes, la tuberculose est encore un des plus grands fléaux de l'humanité qui entraine en l'an 2000 près de de10 millions de nouveaux cas et plus de trois millions de morts chaque année dans le monde. L'épidémiologie et la gravité de la maladie sont aggravées par l'épidémie de SIDA.

12.1.2 Habitat

M.tuberculosis est un parasite strict de l'espèce humaine. La transmission interhumaine est habituellement directe et se fait par voie aérienne. Les animaux familiers de l'homme peuvent occasionnellement être contaminés.

12.1.3 Pouvoir pathogène

12.1.3.1 Physiopathologie

Emis par une source d'infection, le plus souvent un tuberculeux pulmonaire, dans les gouttelettes de FLUGGE, M.tuberculosis est inhalé et atteint l'alvéole pulmonaire. La maladie résulte de la multiplication du bacille et de ses intéractions avec l'hôte infecté (immunité à médiation cellulaire, activation des lymphocytes T et des macrophages). M.tuberculosis ne produit pas de toxine.

12.1.3.2 Clinique

La pénétration du bacille dans l'organisme ne conduit à la maladie que dans 10 % des cas en moyenne. Dans 90 % des cas, la multiplication des bacilles s'arrête rapidement. C'est la primo- infection simple qui se traduit par le développement de l'hypersensibilité tuberculinique et de l'immunité de surinfection. Le sujet n'est pas malade, il est simplement infecté.

La maladie tuberculeuse est habituellement provoquée par la multiplication des bacilles de la primo-infection soit immédiatement soit après un temps de latence, les bacilles ayant survécu dans les lésions primaires (réinfection endogène). Plus rarement, elle l'est par de nouveaux bacilles inhalés d'une nouvelle source de contamination (réinfection exogène).

Deux types de localisation peuvent s'observer. Les localisations pulmonaires sont les plus fréquentes (90 % des cas environ) et les plus dangereuses épidémiologiquement car ce sont elles (notamment les cavernes) qui permettent la transmission du bacille. Les localisations extra-pulmonaires sont généralement pauvres en bacilles mais invalidantes (ostéo-arthrite) ou gravissimes (méningite).

Le substratum anatomique des lésions est le même ; c'est le granulome et surtout la caséification.

Chez les sujets infectés par le virus du SIDA (VIH), l'infection par le BK mène très fréquemment à la tuberculose qui est souvent généralisée et se traduit dans près de 50 % des cas par des localisations multiples, pulmonaires et extrapulmonaires.

12.1.4 Etude bactériologique

12.1.4.1 Microscope

M.tuberculosis est un bacille immobile sans capsule et sans spore. Après coloration de ZIEHL-NEELSEN (fuchsine phéniquée à chaud, décoloration par acide-alcool, recoloration par le bleu de méthylène), il apparaît comme un bacille rouge de 0,2 à 0,3 micron de large sur 3 à 5 microns de long, légèrement incurvé, à extrêmités arrondies.

12.1.4.2 Culture

M.tuberculosis ne pousse pas sur les milieux usuels. Il nécessite des milieux très enrichis. Le plus employé est un milieu à l'oeuf, le milieu de LOEWENSTEIN-JENSEN. Sur ce milieu il donne des colonies de teinte crème-beige, sèches, à surface rugueuse, en chou-fleur, tout à fait caractéristiques. Fait important, les colonies n'apparaissent qu'en 21 jours en moyenne (temps de division de M.tuberculosis = 20 heures).

12.1.4.3 Caractères biochimiques

M.tuberculosis est aérobie strict. Il est catalase positive, nitrate positif. Au cours de sa croissance il synthétise une quantité importante d'acide nicotinique ou niacine qui peut être mise en évidence par une épreuve biochimique, le test de KONNO ou niacine-test. La positivité de cette épreuve est spécifique de M.tuberculosis.

12.1.4.4 Constitution chimique et antigénique

M.tuberculosis est très riche en lipides. Ceux-ci représentent 20 à 45 % de l'ensemble de la bactérie. Surtout concentrés dans la paroi qu'ils rendent peu perméable aux substances hydrophiles, ce sont des acides gras complexes. Parmi ceux-ci les acides mycoliques jouent un rôle important dans l'acido-alcoolo-résistance et dans la structure très particulière de la paroi des mycobactéries, caractérisée par trois couches successives de constituants liés par des lésions covalentes : le peptidoglycane, l'arabinogalactane et les acides mycoliques.

Les constituants protéiniques sont les éléments importants de l'activité de la tuberculine qui est un mélange complexe. Les techniques de génie génétique ont permis d'obtenir plusieurs protéines purifiées à partir de la paroi.

Les constituants de M.tuberculosis provoquent la formation de nombreux anticorps qui n'ont pas de rôle protecteur et sont de médiocres outils diagnostiques de la tuberculose.. Dans la tuberculose, l'immunité est à médiation cellulaire et non humorale.

12.1.4.5 Génétique

Jusqu'à présent aucun plasmide n'a été mis en évidence chez M.tuberculosis et la résistance aux antibiotiques antituberculeux est le résultat de la sélection de mutants résistants. Le support génétique de la résistance a été récemment identifié pour la plupart des antituberculeux et ouvre des perspectives prometteuses pour un diagnostic rapide de la résistance.

Des séquences d'ADN spécifiques et répétées en plusieurs endroits du chromosome (IS6110...) ont été isolées. Leur hybridation avec des sondes d'ADN permet de caractériser les souches isolées et fournit ainsi un outil précieux à l'étude épidémiologique de la tuberculose (empreinte digitale génomique).

12.1.4.6 Résistance aux agents physiques et chimiques

M.tuberculosis est très sensible à la chaleur, aux rayons ultra-violets et aux rayons X. En revanche, il résiste au froid et à la dessication. La lyophilisation est d'ailleurs un excellent moyen de conservation.

Détruit par l'alcool en 5 minutes, M.tuberculosis résiste plus que les autres bactéries aux acides dilués, aux antiseptiques et aux détergents.

12.1.5 Pouvoir pathogène expérimental. Le phénomène de Koch

  1. M.tuberculosis est pathogène pour de nombreux animaux de laboratoire mais il n'est pas pathogène pour les bovidés. L'animal le plus sensible est le cobaye. Quelle que soit la voie d'inoculation et le nombre de bacilles inoculés, il fait une tuberculose progressivement mortelle : 15 jours à 3 semaines après l'inoculation d'un million de bacilles, un nodule se forme au point d'inoculation. Ce nodule s'ulcère et laisse sourdre un pus blanchâtre, homogène, que l'on appelle caseum, caractéristique des nécroses caséeuses. L'ulcération va persister jusqu'à la mort de l'animal. Celle-ci survient par essaimage lymphatique des bacilles et atteinte des principaux viscères (rate, foie, poumons).
  2. En 1890, Robert KOCH constate que la réinoculation de bacilles à un cobaye déjà inoculé n'est pas suivie des mêmes lésions que la primo-inoculation. C'est le phénomène de KOCH qui se traduit de la manière suivante : d'abord une ulcération nécrotique se forme en 2 à 3 jours au point d'inoculation alors qu'elle se forme en 3 à 4 semaines après la primo-inoculation ; ensuite, l'ulcération nécrotique guérit spontanément alors que l'ulcération de la primo-inoculation persiste jusqu'à la mort de l'animal.
    Du phénomène de KOCH on peut tirer les déductions suivantes :
    • Parce qu'il réagit plus vite à la réinoculation qu'à la primo-inoculation, le cobaye déjà inoculé est hypersensible aux constituants du bacille de KOCH : c'est l'hypersensibilité ou l'allergie tuberculeuse qui signe la primo-infection. Pour mettre en évidence l'état d'hypersensibilité il n'est pas nécessaire d'injecter des bacilles entiers vivants ou morts. Il suffit d'injecter un extrait protéinique de bacille, la tuberculine. Chez l'homme, l'hypersensibilité à la tuberculine se recherche par intradermoréaction de Mantoux, seule méthode satisfaisante, ou par cuti-réaction, timbre et bague tuberculinique.
    • Parce que la lésion de réinoculation guérit spontanément alors que la lésion de primo-infection persiste jusqu'à la mort, le cobaye déjà inoculé a une immunité de surinfection. On peut reproduire artificiellement l'état d'immunité de surinfection en inoculant au cobaye et à l'homme une mycobactérie vivante et atténuée, le B.C.G.

12.1.6 Diagnostic bactériologique

12.1.6.1 Diagnostic direct

Le diagnostic de certitude de la tuberculose repose sur la mise en évidence de Mycobacterium tuberculosis dans les prélèvements pathologiques : crachats et tubages gastriques pour la tuberculose pulmonaire ; urines, liquides de ponction des séreuses, etc… pour les autres localisations tuberculeuses.

L'examen microscopique des frottis colorés par la méthode de ZIEHL-NEELSEN permet de mettre en évidence des bacilles acido-alcoolo-résistants (b.a.a.r.). Lorsqu'il est positif il permet un diagnostic de forte présomption de tuberculose.

  • La culture permet l'identification biochimique et l'antibiogramme des bacilles isolés. Elle seule permet le diagnostic de certitude de la tuberculose. Etant donné la lenteur de multiplication du bacille de la tuberculose et la pousse rapide des autres germes sur le milieu de LOEWENSTEIN-JENSEN, les produits pathologiques contenant une flore associée doivent être décontaminés avant d'être ensemencés. La décontamination se fait par des antiseptiques (soude ou acide) auxquels le bacille de la tuberculose est moins sensible que les autres germes.
  • Une sonde à ADN correspondant à une séquence ribonucléotidique spécifique (ARN ribosomal) du complexe tuberculosis est aujourd'hui disponible. Elle permet d'identifier en quelques heures les bacilles de la tuberculose isolés en culture.
  • L'amplification génique (« PCR ») qui devait théoriquement permettre de détecter dans un produit pathologique quelques bacilles en quelques heures seulement est pour l'instant plutôt décevante.

12.1.6.2 Diagnostic indirect

  • L'intradermoréaction à 10 unités de tuberculine injectées par voie intradermique sous le volume de 0,1 ml, lue à la 72e heure, permet uniquement de savoir si le sujet a ou non déjà été infecté soit d'une manière spontanée (primo-infection par M.tuberculosis), soit d'une manière artificielle (vaccination par le B.C.G.).
  • Il n'y a pas actuellement de sérodiagnostic fiable de la tuberculose.

12.1.7 Traitement

12.1.7.1 Traitement curatif

Le traitement curatif de la tuberculose repose presque uniquement sur l'administration quotidienne pendant 6 mois d'une association antibiotique (2 mois d'isoniazide + rifampicine + pyrazinamide et éthambutol suivi de 4 mois d'isoniazide + rifampicine). L'association d'antibiotiques est indispensable pour éviter la sélection de mutants résistants (cf chapitre « Génétique bactérienne ») et la prolongation du traitement pendant 6 mois pour éviter les rechutes.

12.1.7.2 Traitement préventif

Le traitement préventif repose (1) sur la vaccination B.C.G. (souche de M.bovis ayant perdu sa virulence par repiquages successifs) qui donne 80 % de protection et (2) sur la chimioprophylaxie par l'isoniazide de certains groupes de sujets infectés (nourrissons, adolescents, immuno-déprimés).

12.2 Mycobacterium bovis

Agent de la tuberculose bovine, M.bovis est aussi pathogène pour l'homme que M.tuberculosis. La contamination se fait par voie aérienne au contact des animaux malades ou par absorption de lait de vache contaminé. Agent rare en France, il est plus fréquent dans les pays où la surveillance du bétail est insuffisante (Maghreb...).

M.bovis se distingue aisément de M.tuberculosis par ses caractères culturaux (colonies minuscules, blanches, à surface lisse, qui apparaissent en plus d'un mois à l'isolement) et ses caractères biochimiques (micro-aérophile, niacine négative, nitrate négatif).

Le diagnostic et le traitement des infections à M.bovis sont similaires à ceux des infections à M.tuberculosis.

La prévention contre l'infection par M.bovis repose sur la pasteurisation obligatoire du lait et l'abattage obligatoire des bovidés réagissant positivement à la tuberculine.

12.3 Mycobacterium africanum

En Afrique de l'Ouest et en Afrique Centrale, on trouve dans une proportion importante de cas (20 à 50 %) une variété de bacilles de la tuberculose dont les caractères culturaux et biochimiques sont intermédiaires entre ceux de M.tuberculosis et ceux de M.bovis. Cette variété d'intérêt épidémiologique a été dénommée M.africanum.

12.4 Mycobactéries atypiques

Il existe dans la nature de nombreuses mycobactéries autres que celles de la tuberculose humaine ou bovine et dont les caractères culturaux et biochimiques sont tout à fait particuliers. Ces mycobactéries ont été appelées mycobactéries atypiques.

Certaines sont parasites des animaux (M.avium, M.marinum...), d'autres sont saprophytes (M.gordonae, M.chelonae, M.flavescens...). Elles sont habituellement isolées en tant que contaminant des cultures mais, à des degrés divers, toutes sont susceptibles de se multiplier chez l'homme et de provoquer des maladies simulant la tuberculose que l'on appelle mycobactérioses. Celles-ci apparaissent essentiellement chez les sujets présentant un déficit immunitaire local (lésions cavitaires pulmonaires résiduelles) ou général de nature thérapeutique (greffés) ou pathologique (cancer, SIDA). Leur diagnostic est purement bactériologique. M.avium est la mycobactérie atypique la plus souvent isolée chez les malades atteints de Sida chez lesquels elle est à l'origine d'infections généralisées septicémiques. L'hémoculture est alors le meilleur moyen de faire le diagnostic. Le traitement des mycobactérioses est très difficile en raison de l'habituelle résistance naturelle des mycobactéries atypiques aux antibiotiques antituberculeux. La clarithromycine, un nouveau macrolide proche de l'érythromycine, est cependant actif sur M.avium.

12.5 Mycobactérium leprae

Considérée souvent comme une maladie du Moyen-Age qui aurait maintenant disparu, la lèpre est une maladie d'actualité dans les pays en développement avec 600 000 à 800 000 nouveaux-cas chaque année.

L'agent responsable de la lèpre, M.leprae, est une mycobactérie non cultivable sur les milieux de culture artificiels mais seulement in vivo dans le coussinet plantaire de la souris. Le diagnostic de la lèpre est clinique et le rôle du laboratoire est de mettre en évidence le bacille après l'examen microscopique des prélèvements cutanés, de la cultiver et de mesurer sa sensibilité aux antibiotiques chez la souris.

Il n'y a pas de sérodiagnostic fiable de la lèpre.

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