Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa au microscope électronique à balayage
Classification
Règne	Bacteria
Division	Proteobacteria
Classe	Gammaproteobacteria
Ordre	Pseudomonadales
Famille	Pseudomonadaceae
Genre	Pseudomonas
Nom binominal
Pseudomonas aeruginosa (Schroeter, 1872) Migula, 1900

Pseudomonas aeruginosa, autrement connu sous le nom de bacille pyocyanique, est une bactérie gram-négative du genre Pseudomonas. Les bacilles sont fins, droits et très mobiles grâce à un flagelle polaire : ciliature monotriche, dépourvus de spores et de capsules. Ils apparaissent la plupart du temps isolés ou en diplobacilles.

Elle peut, dans certaines conditions, être pathogène. Très résistante elle est - avec d'autres bactéries à gram-négatif - de plus en plus souvent responsable d'infections nosocomiales. C'est l'une des bactéries les plus difficiles à traiter cliniquement. Le taux de mortalité atteint 50% chez les patients vulnérables (immunodéprimés).

Germe ubiquitaire, vivant dans les sols et en milieu humide (nuages, robinets, bouchons), très résistant à de nombreux antiseptiques, fréquent en milieu hospitalier, entraînant l'apparition (du fait de sa résistance aux antibiotiques) de véritables souches d'hôpital. Elle peut survivre dans de l'eau distillée ou salée, voire se développer dans certaines solutions antiseptiques ou antibiotiques.

Elle fait partie des germes couramment recherchés lorsque l'on procède à une analyse microbiologique d'un échantillon d'eau.

On pense qu’elle se renouvelle dans les hôpitaux via les fruits, plantes et légumes qui y entrent, c'est pourquoi fleurs et plantes vertes sont interdites dans les chambres d'hôpitaux.

Les formes de pathologie qu'elle engendre sont diverses : infection de l'œil, des plaies surtout brûlures et plaies opératoires, des urines (surtout après sondages), gastro-intestinales et des poumons (par exemple après bronchoscopie), des méningites d'inoculation, des septicémies comme stade terminal d'infections graves ou complication chez des malades soumis à un traitement immunodépresseur, des leucémiques, etc... Elle induit facilement des infections systémiques chez les immunodéprimés (par une chimiothérapie ou par le sida) et chez les victimes de brûlures et de fibrose kystique.

Étymologie

Le mot est composé du grec pseudo, 'simili' ou 'imitation', et monas, 'unité'. On l'a employé dans les débuts de la microbiologie pour désigner les « germes ». Aeruginosa, qui veut dire vert-de-gris en latin (le résultat de la corrosion du cuivre), réfère à un pigment que cette bactérie contient.

Identification

Comme d'autres Pseudomonas, P. aeruginosa sécrète un certain nombre de pigments : entre autres la pyocyanine (bleu-vert), la fluorescéine (jaune-vert fluorescent) et la pyorubine (brun-rouge). In vivo elle sécrète aussi un biofilm, principal agent de sa résistance. C'est une bactérie lactose négative, c'est-à-dire dépourvue d'enzymes dégradant le lactose, pourvue d'une odeur de seringa (fleur de la famille des Philadelphacées encore appelée "jasmin des poètes")in vitro. Une reconnaissance préliminaire en laboratoire identifie ses colonies sur les géloses de type MacConkey (géloses contenant entre autres du lactose) à leur apparence de perles beiges, alors que les colonies de bactéries lactose positives sont roses. Pour une identification assurée on recherche la présence des enzymes de type oxydase (élastase et protéase parmi d'autres) que cette bactérie sécrète. La production des deux pigments pyocyanine et fluorescéine, et la température de croissance optimale de 42 °C confirme l'identification. (! Parfois le germe n'a pas de pyocyanine ni même de fluorescéine caractéristique du groupe fluorescent → ne pas se baser uniquement sur l'aspect de la culture ; pour la croissance à 42 °C, il faut toujours faire un bouillon témoin à 37 °C car la souche peut être morte et, sans témoin, on pourrait croire que le test de croissance à 42 °C est négatif alors qu'en fait le germe est mort).

Pseudomonas en culture sur gel d'agar

P. aeruginosa utilise des flagelles pour la mobilité, des systèmes introduisant des protéines effecteurs dans les cellules hôtes, et un lipopolysaccharide qui supprime les réponses immunitaires des hôtes en plus d'intervenir directement dans l'établissement d'infections persistantes^[1]. Parmi les sécrétions de P. aeruginosa on trouve donc des protéines (élastase et protéase) qui détruisent l'intégrité des tissus de l'hôte en dégradant leurs protéines telles que l'élastine, la collagène et les transférines^[2],[3]. On trouve aussi des toxines de poids moléculaire faible comme la pyocyanine, affectant différents types de sites dans la cellule hôte^[4],[5].

P. aeruginosa cause également de la corrosion microbienne dans le diesel et le carburant d'aviation (microorganismes utilisant l'hydrocarbone). Il crée des masses gélatineuses sombres parfois appelées à tort « algues ».

Chez les plantes, P. aeruginosa induit des symptômes de pourriture molle (soft rot) chez l'arabette des dames (Arabidopsis thaliana) et la laitue (Lactuca sativa) ^[6],[7]. C'est un agent pathogène puissant chez Arabidopsis^[8] et chez certains animaux: Caenorhabditis elegans^[9],[10], Drosophila^[11] et Galleria mellonella^[12]. Les associations de facteurs de virulence sont les mêmes pour les infections végétales et animales^[13],[6].

Antibiorésistance et traitements...

P. aeruginosa est une bactérie robuste, naturellement très résistante aux antibiotiques et s'adaptant rapidement aux attaques médicamenteuses.
Sans sélection ni renforcement par des antibiothérapies antérieures, elle ne sera souvent sensible qu'à quelques antibiotiques : ticarcilline avec acide clavulanique, gentamicine, ciprofloxacine, ceftazidime, et pipéracilline seule ou avec ajout de tazobactam et acide borique. En 2008, les fluoroquinolones, la gentamicine ou l'imipénem sont encore efficaces, mais uniquement sur quelques souches bactériennes^[14].
Si le patient a récemment reçu plusieurs antibiotiques, la bactérie sera vraisemblablement encore plus résistante et d'autant plus dangereuse. Cette antibiorésistance a été partiellement attribuée à des « pompes de flux » dans son biofilm, expulsant activement les composants antimicrobiens^{[15],[16],[17]}.P aeruginosa est également connue pour s'attaquer aux proteines duox^[18],[19], composé de base du systeme de défense du poumon.

Contagion

Cette bactérie semble pouvoir être facilement véhiculée par l'eau, par l'air et par des particules (poussières) ou surfaces contaminées (fomites). La facilité de la contagion s'explique par son caractère ubiquiste, et - en milieu hospitalier - par le fait qu'elle peut facilement transférer ou acquérir des gènes de «résistance antibiotique» à partir d'autres bactéries de souches proches, mais aussi d'espèces plus éloignées^[20].

Son milieu de développement : le biofilm

Production de pyoverdine, soluble dans l'eau, pigment fluorescent vert-jaune de Pseudomonas aeruginosa. Ps. aeruginosa en culture sur milieu gélose CNA doux. Les bactéries aérobies ne poussent que sur la surface du milieu (formation de biofilm blanchâtre), et le pigment fluorescent diffuse vers le bas (observé sous lumière noire).

P. aeruginosa, comme certaines autres bactéries gram-négatives, sécrète des agrégats structurés, parfois appelés biofilms^[21], ou matrice composée de polysaccharides complexes dans laquelle s'insèrent les bactéries. Ces biofilms forment une barrière physique contre l'entrée d'agents antimicrobiens^[22],[21], et sont partiellement responsables des infections des poumons persistantes par P. aeruginosa chez les patients immunocompromis atteints de mucoviscidose^{[22],[23],[24],[25]}. La formation du et par le biofilm est contrôlée par des signaux de cellule-à-cellule, et des mécanismes de quorum sensing^{[26],[23],[27],[28],[29]} basés sur la notion de « perception du quota » (quorum sensing) et de « masse critique » : la nature et donc la fonction des molécules signalant les échanges de cellule-à-cellule changent à partir d'une concentration donnée des bactéries. Les bactéries entourées de biofilm sont moins actives métaboliquement donc moins réceptives aux agents antimicrobiens^[30] et aux disruptions environnementales^[21]. Le biofilm joue un rôle actif dans le processus de communication entre cellules bactériennes.

La lactoferrine, présente dans la muqueuse, diminue la formation de biofilm chez P. aeruginosa, ce qui peut protéger contre les infections persistantes^[24]. Des recherches sont faites pour des traitements par la destructuration des biofilms, l'inhibition des facteurs de virulence connus par la dégradation des enzymes messagers, et la régulation de gènes guidant les signaux intercellulaires et les mécanismes de quorum sensing^{[31],[32],[33],[34],[35]}.

P. aeruginosa et acide salicylique

L'acide salicylique est un métabolite phénolique produit par les plantes. Il joue un rôle notamment dans l'induction de réponse de défense des plantes contre des attaques pathogènes. Travaillant avec les plantes Arabidopsis thaliana et avec les animaux Caenorhabditis elegans, Cryz et al. (1984)^[1] ont montré que des Arabidopsis t. génétiquement modifiées (lox2 and cpr5-2) pour produire plus d'acide salicylique, réduisent la formation et l'attachement du biofilm fait par P. aeruginosa PA14 sur leurs racines. Le même effet a été démontré avec des Arabidopsis sauvages amendées avec de l'acide salicylique (ce qui augmente la concentration interne de cet acide dans la plante).

L'acide salicylique affecte trois facteurs de virulence connus de PA14 : la pyocyanine, la protéase, et l'élastase. P. aeruginosa produit plus de pyocyanine lorsque l'hôte est manipulé génétiquement (lignée transgénique NahG) pour accumuler moins d'acide salicylique que la plante naturelle. L'acide salycilique inhibe donc la synthèse et la sécrétion de la pyocyanine in vivo.

Des cellules de P. aeruginosa développées dans une culture de [peptone-tryptic soja] montrent une réduction par 50% de l'activité de l'élastase et de la protéase si on y ajoute de l'acide salicylique ou des dérivés : acide acétyl-salicylique, salicylamide, acide méthyl salicylique; ou encore de l'acide benzoïque, un précurseur métabolique de l'acide salicylique.

De l'acide salicylique ajouté à des pelouses infectées par P. aeruginosa a diminué de façon significative la capacité de ce dernier à tuer les vers, sans diminuer l'accumulation des bactéries dans l'intestin des nématodes. L'acide salicylique agirait donc directement sur P. aeruginosa, diminuant les facteurs de virulence de la bactérie.

Analysé par [microarray], on voit que l'acide salicylique affecte l'expression physiologique de 331 gènes chez P. aeruginosa, réprimant sélectivement la transcription d'exoprotéines et autres facteurs de virulence, diminuant ainsi sa virulence sans pour autant en affecter les gènes d'entretien. Ceci s'ajoute à son rôle connu comme molécule signal pour l'activation du système défensif de la plante.

Seuils ou valeurs limites

 France

L'arrêté^[36] du 14 mars 2007 relatif aux critères de qualité des eaux conditionnées, aux traitements et mentions d'étiquetage particuliers des eaux minérales naturelles et de source conditionnées ainsi que de l'eau minérale naturelle distribuée en buvette publique impose pour Pseudomonas aeruginosa un nombre de zéro bactéries par 250 ml à l'émergence et au cours de la commercialisation (analyses à commencer au moins trois jours après le prélèvement au captage, le conditionnement, avec échantillons conservés à température) ambiante.

Infection à Pseudomonas aeruginosa

Il est possible de contracter une infection humaine à Pseudomonas aeruginosa. Il s'agit en général d'un germe hospitalier responsable d'infections nosocomiales, mais il se rencontre également en ambulatoire chez les patients atteints de mucoviscidose. Pseudomonas aeruginosa est résistant à un grand nombre d'antibotiques. Il ne faut donc jamais les traiter en monothérapie. Les antibiotiques actifs contre P. aeruginosa^[37] sont les céphalosporines (seulement 3ème génération), les fluoroquinolones (Ciprofloxacine) ainsi que les carbapénèmes.

Identification de la souche

Ce sont des bacilles Gram -, souvent isolés à ciliature polaire. Cette bactérie possède l'oxydase. Elle est de type respiratoire A.S VAG Oxydative Elle est nitrate reductase +++ Glucose - Elle ne produit pas d'H2S Elle n'utilise pas le mannitol. Elle utilise le citrate comme seule source de carbone. Elle est gélatinase +. ADH+, Uréase+, Indole-, TDA-. On utilise aussi des milieu d'isolements comme Muller-Hinton et Cetrimide. Sur Muller-Hinton on voit la production de fluoresceine( pigment coloré diffusible de couleur verte) par la bactérie. Sur Cetrimide on voit la production de la pyocyanine (pigment coloré diffusible de couleur bleu) par la bactérie, on peut lire aussi la resistance au cétrimide (antiseptique) et à l'acide nalidixique (antibiotique). On peut également prévoir le King A et King B où on peut lire aussi la production de fluoresceine et de pyocyanine (King A pour lire la production de Pyocyanine et le King B pour lire la production de fluoresceine).

Recherche

Un projet AEROPATH ^[38] vise à développer des antibiotiques efficaces contre les « superbactéries » antibiorésistantes aux traitement multi-médicamenteux entretenant des épidémies nosocomiales, et Pseudomonas aeroginosa est au centre de ce travail qui se fera en étudiant et modélisant aussi les points faibles du métabolisme et des proétéines de P. aeroginosa et de souches nosocomiales de stenotrophomonas et d’acinetobacter, y compris via l’étude de leurs génomes.

D’autres cherchent des traitements alternatifs (ensemencement avec une souche microbienne peu dangereuse qui occuperait l’espace sans laisser la place aux pseudomonas, soit de l'écologie microbienne). Enfin, il existe d'autres approches du type de l'asticothérapie, etc.

Notes et références

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2. ↑ Aumercier, M., D. M. Murray, and J. L. Rosner, 1990, Potentiation of susceptibility to aminoglycosides by salicylates in Escherichia coli. Antimicrob. Agents Chemother, 23:835-845
3. ↑ Kawaharajo, K., J. Y. Homma, Y. Aoyama, K. Okada, K. Morihara, 1975, Effects of protease and elastase from Pseudomonas aeruginosa on skin. Jpn. J. Exp. Med. 45:79-88
4. ↑ Lau, G. W., H. Ran, F. Kong, D. J. Hassett, and D. Mavrodi, 2004, Pseudomonas aeruginosa pyocyanin is critical for lung infection in mice. Infect. Immun. 72:4275-4278
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37. ↑ PharmaWiki.ch
38. ↑ Projet coordonné par l'université de Dundee (Royaume-Uni), avec des équipes allemandes, anglaises et suédoises, financé par l’UE à hauteur (en 2008) de 4,6 millions d'euros, via le septième programme-cadre (7e PC)