GÉNÉRALITES
La famille des Bacteroidaceae est constituée de plusieurs genres de bacilles à Gram négatif anaérobies stricts : Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella, Fusobacterium, Wolinella, Leptotrichia, Butyrivibrio, Succinivibrio, Succinimonas, Anaerovibrio, Anaerobiospirillum, Mobiluncus, Selenomonas, Pectinatus, Acetivibrio,
Les genres Bacteroides, Porphyromas et Prevotella sont les plus importants de cette famille. Il s’agit de bacilles à Gram (-) non sporulés, anaérobies stricts, qu’ils soient mobiles ou immobiles. Ils constituent une grande partie de la flore endogène normale (cavité buccale, tractus respiratoire, digestif et urogénital) et sont responsables actuellement de plus de 50 % des infections humaines dues à des anaérobies.
HISTORIQUE :
En 1920, découverte des premiers Bacteroides par Castelani et Chalmers.
En 1933, identification sur des critères biochimiques.
En 1938, première classification morphologique par Prévôt.
En 1990, classification génétique
CLASSIFICATION :
La dernière édition du Bergey’s Manual de 1984 indique les bases de cette classification. Elle est basée sur la morphologie cellulaire, la mobilité et la ciliature, les acides gras volatils ou non produits en culture et étudiés par chromatographie de partage gaz-liquide (GLC).
Groupe 1 = Bacilles non mobiles ou à dliature péritriche
– Production d’acide butyrique Fusobacterium
– Production d’acide lactique Leptotrichia
– Production mixte d’acides divers Bacteroides
Groupe n = Bacilles à dliature polaire
– Production d’acide butyrique Butyrivibrio
– Production d’acide succinique et acétique Succinivibrio
Succinomonas
– Production d’acide propionique et acétique Anaerovibrio
– Production d’acide succinique par réduction de fumarate Wolinella
Groupe ni = Bacilles flagellés sur leur face concave
– à métabolisme fermentatif Selenomonas
– production d’acide propionique et acétique Pectinatus
Groupe IV = Bacilles flagellés bipolaires Anaerobiospirillum
Nous limiterons notre étude aux genres les plus fréquents en bactériologie clinique : Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella, Fusobacterium, Leptotrichia.
La dénomination ancienne du genre Bacteroides faisait référence à un ensemble phénotypiquement et génotypiquement très hétérogène regroupant de nombreuses espèces de bacilles à Gram (-) que l’on avait l’habitude de séparer de la façon suivante:
– le genre Porphyromonas regroupant les anciens Bacteroides pigmentés et asaccharolytiques (B. asaccharolyticus, B. gingivalis, B. endodontalis).
– le genre Prevotella comprenant les anciens Bacteroides non pigmentés et saccarolytiques.
– enfin d’autres genres ont été proposé, la plupart ne comportant actuellement qu’une seule espèce. Ils concernent des bacilles à Gram (-) peu répandus et inclassables (Tableau I).
LE GENRE BACTEROIDES ET LES GENRES APPARENTES
Ce sont des bacilles à Gram (-) de taille très variable, immobiles, dont le GC% varie de 35%(5. hypermegas) à 48% (B. fragilis).
Nous allons essentiellement traiter B. fragilis et nous contenter de quelques caractéristiques pour les autres espèces.
I – LE GENRE BACTEROIDES :
(Anciennement dénommé Bacteroides du groupe fragilis) Bacteroides fragilis en est l’espèce type. Appelée à l’origine Ristella fragilis, elle fut isolée en 1898 par Veillon et Zuber dans le pus d’une appendicite aiguë puis par Guillemet dans une gangrène pulmonaire.
Ce sont des bacilles à Gram (-) utilisant l’hémine comme facteur de croissance. On distingue actuellement 10 espèces : B. fragilis, B. vulgatus, B. distasonis, B. ovatus, B. thetaiotaomicron, B. uniformis, B. caccae, B. merdae, B. stercoris et B. eggerthii.
A – Habitat et épidémiologie :
Ce sont les hôtes des cavités naturelles de l’homme, surtout de l’appareil digestif et urogénital. Ils sont responsables de la majorité des infections anaérobies d’origine endogène.
B – Morphologie :
Ce sont des bacilles courts de 1 à 3 u.m, immobiles, non sporulés, sphéroïdes. A la coloration de Gram, ils sont souvent pâles avec une coloration irrégulière.
C – Caractères culturaux :
Ils exigent des milieux supplémentés en hémine, incubés en anaérobiose stricte.
Les milieux usuels sont représentés par la gélose au sang préréduit et le milieu de Wilkins-Chalgreen.
La culture est lente, 24 h au minimum, imposant de garder plusieurs jours les milieux à l’étuve.
On observe alors des colonies fines, régulières et translucides.
La production de gaz est faible en milieu liquide.
Il est important que la culture soit stimulée par l’adjonction de bile fraîche à 20 %.
D – Pouvoir pathogène naturel :
1. Toutes les espèces ne sont pas également pathogènes :
Les anaérobies sont à l’origine de 10 % de toutes les infections bactériennes et les Bacteroides représentent environ le quart des anaérobies pathogènes.
Lors de ces infections, B. fragilis est l’espèce la plus fréquente (80 %). Cette bactérie possède une capsule polysaccharidique la rendant plus résistante à la phagocytose.
B. thetaiotaomicron est pathogène dans plus de 18 % de cas.
Par contre, les espèces vulgatus, ovatus et distasonis qui sont les plus fréquentes chez le sujet normal sont très rarement pathogènes.
2. Une effraction muqueuse et un terrain affaibli sont des facteurs prédisposants fréquents :
L’effraction met en contact une cavité où la flore anaérobie est prédominante (buccale, colique, vaginale) avec un tissu ou avec la circulation.
Le point de départ de l’infection est une thrombophlébite suppurée locale qui peut être à l’origine d’une septicémie et de métastases septiques.
Cette effraction muqueuse peut être :
– spontanée (rupture, perforation)
– accidentelle
– chirurgicale (chirurgie stomatologique, digestive, gynécologique)
Un terrain débilité est fréquemment en cause. On retrouve souvent comme causes favorisantes :
– une notion d’immunodéficience d’origine médicamenteuse ou autre,
– une pathologie associée : éthylisme, diabète, insuffisance rénale, néoplasie,
– une affection ischémiante.
3. Situations cliniques :
On soupçonne le rôle pathogène d’anaérobies non sporulés devant une suppuration fétide, localisée à proximité d’une muqueuse, avec nécrose tissulaire… et lorsqu’un traitement préalable par les aminosides ou les bêta-lactamines a été inefficace.
Les tableaux se présentent sous forme :
– de septicémies : les Bacteroides étant plus fréquemment en cause que les Fusobacterium,
– d’infections stomatologiques,
– d’infections ORL : otites, sinusites, thrombophlébites,
– d’infections pulmonaires : pneumonies, abcès du poumon, pleurésies (P. melaninogenica)
– d’infections abdominales : appendicites, péritonites, abcès intra-abdominaux, infections périanales (B.fragilis),
– d’infections gynécologiques : post abortum, post partum, salpingites, infections pelviennes après chirurgie gynécologique,
– d’infections du système nerveux central : abcès du cerveau (B. fragilis), empyèmes sous duraux, méningites,
– d’autres localisations : cutanées, ostéoarticulaires…
E – Pouvoir pathogène expérimental :
Quelques souches peuvent provoquer des suppurations accompagnées de cachexie et aboutissant à la mort de l’animal en 10 à 20 jours.
F – Diagnostic :
1. Diagnostic bactériologique :
L’isolement ne pose pas de problème particulier à condition d’avoir les milieux adaptés et de réaliser une bonne anaérobiose.
La pratique systématique de prélèvements spécifiques pour anaérobies (hémocultures, abcès de paroi, liquides pleuraux, péritonéaux ou autres) permet à l’heure actuelle de les mettre plus souvent en évidence.
La croissance est lente et demande parfois 4 à 5 jours. Dans les prélèvements où des bacilles à Gram négatif anaérobies facultatifs peuvent rendre l’isolement difficile, on utilisera un milieu sélectif additionné d’aminosides (kanamycine, gentamicine).
L’identification repose essentiellement sur une croissance favorisée en présence de bile, la recherche d’indole et l’étude de la fermentation des sucres. Les hydrates de carbone sont largement utilisés selon la voie fermentative.
Les espèces de Bacteroides sont très voisines, ainsi elles sont toutes : saccharose (+), lactose (+), maltose (+), xylose (+), mannose (+).
Les autres caractères à prendre en considération sont : esculine (+), gélatinase (-), lait(-),H2S(-).
La distinction se fait sur indole, cellobiose, mannitol, arabinose, salicine, glucose, tréhalose, rhamnose, (Tableau II). L’existence de galeries miniaturisées prêtes à l’emploi permet dans ce cas un diagnostic aisé.
La chromatographie en phase gazeuse permet dans les cas difficiles de faire la distinction entre Bacteroides et Fusobacterium, mais elle n’est pas habituellement nécessaire pour différencier les espèces de Bacteroides. Elle pourra être utile pour séparer les espèces de Fusobacterium pouvant croître en présence de bile.
2. Diagnostic rapide :
L’identification par immunofluorescence avec le sérum anti-capsule de B. fragilis est possible soit directement sur le produit pathologique soit à partir d’un enrichissement en milieu liquide.
II – GENRES APPARENTES :
A – Les espèces pigmentées (Prevotella, Porphyromonas) :
Le pigment se développe sur milieu supplémenté en hémine, vit K.3 (ménadione) et contenant 5 % de sang total ou laqué de mouton. Il apparaît dans un délai de 3 à 21 jours, cependant il peut ne pas se développer.
Ce groupe comprend 8 espèces dont les plus connues sont P. melaninogenica et P. asaccharolytica. Morphologiquement il s’agit souvent de coccobacilles à Gram (-), immobiles non sporulés.
Les principaux caractères d’identification de ces espèces sont résumés dans le tableau III.
1. Caractères culturaux :
Les colonies apparaissent très fines et seulement après 3 à 4 jours, on peut avoir une fluorescence en lumière UV. Puis elles grossissent, pigmentent et s’entourent d’un léger halo d’hémolyse.
2. Pouvoir pathogène naturel :
Prises isolément, ces bactéries ne sont pas pathogènes ; mais leur présence potentialise la virulence des bactéries associées.
P. melaninogenica, P. gingivalis, P. endodontalis, P. oris, P. buccae, P. intermedia sont préférentiellement isolés de prélèvements bucco-dentaires ou pleuropulmonaires.
P. asaccharolytica, et P. bivia se rencontrent surtout dans les infections abdominales et génitales.
B – Espèces saccharolytiques et bile-sensibles :
On distingue 3 groupes :
a/ Espèces fermentant les pentoses : P. oris, P. buccae, P. zoogleoformans, isolées dans des infections dentaires et pulmonaires.
bl Espèces ne fermentant pas les pentoses : P. oralis, P. buccalis, P. veroralis.
cl Espèces saccharolytiques et protéolytiques ; P. bivia, P. disions.
Les caractères d’identification des principales espèces sont résumés dans le tableau IV.
C – Bacteroides non saccharolytiques :
B. putredinis
II peut être isolé dans des infections intestinales (appendicites) et n’exige pas de facteur de croissance.
B. ureolyticus (anc. B. corrodens)
II présente un aspect typique en culture : colonies plates, brillantes, creusant le milieu de culture (confusion possible avec Eikenella corrodens)
II possède peu de caractères positifs (ne fermente aucun sucre).
On l’isole dans des infections bucco-dentaires ou pleuro-pulmonaires.
B. pneumosintes
C’est un très petit bacille, les colonies ne sont visibles qu’à la loupe, la culture est lente. Il ne fermente aucun sucre et peut être isolé de prélèvements naso-pharyngés.
Les principaux caractères d’identification sont résumés dans le tableau V. Ils sont tous esculine (-).
III – TRAITEMENT DES INFECTIONS A BACTEROIDES ET SENSIBILITÉ AUX ANTIBOTIQUES :
Le traitement d’une infection à anaérobies à Gram (-) repose sur 2 types d’action à mener conjointement.
A – Traitement local :
D comprendra l’évacuation du pus (ponction, excision chirurgicale), l’excision des tissus nécrosés et l’exposition des tissus à l’oxygène de l’air ou en caisson hyperbare.
B – Traitement général : antibiothérapie
Les anaérobies sont constamment résistants aux aminosides, ces antibiotiques ne pouvant passer la membrane bactérienne.
Le problème est dominé par Bacteroides fragilis qui est l’espèce la plus courante et la plus résistante.
La pénicilline G, la plus anciennement utilisée dans les infection à anaérobies, est inefficace sur B. fragilis qui est résistant à de nombreuses bêta-lactamines grâce à une bêta-lactamase de type TEM. Les bêta-lactamines généralement efficaces sont : les uréidopénicillines, les associations avec un inhibiteur de bêta-lactamase, l’imipénème.
Parmi les céphalosporines, le cefoxitine est le plus efficace ; les céphalosporines de 3e génération ne sont pas plus actives, à l’exception du céfotétan. Bacteroides fragilis est résistant aux tétracyclines dans 60 % des cas et aux macrolides dans 10 %. Cette résistance est d’origine plasmidique ou chromosomique.
Le chloramphénicol reste très efficace (très peu de souches de B. f r a g i l i s résistantes) et présente l’intérêt d’un bon passage dans le système nerveux central mais ses effets toxiques en limitent les indications.
La clindamycine offre les mêmes avantages et des inconvénients équivalents.
Le métronidazole a une action spécifiquement anti-anaérobie et on ne rencontre pratiquement pas de résistance chez Bacteroides pour cet antibiotique bien qu’il soit utilisé depuis longtemps. La constatation d’une souche résistante in vitro au métronidazone doit faire discuter l’identification.
Le métronidazole agirait comme métabolite spécifique de la voie fermentative en fonctionnant de façon irréversible et alternative comme accepteur terminal d’électrons dans une réaction de phosphorylation au niveau du substrat. Or la voie fermentadve est capitale chez les anaérobies. On a montré que le métronidazole est réduit par la ferrédoxine ou par les processus métaboliques liés à la ferrédoxine chez les bactéries anaérobies sensibles. Cette réduction est importante pour l’action antibactérienne :
– en diminuant la concentration intracellulaire du composé non réduit, créant un gradient qui permet l’entrée du métronidazole dans la cellule,
– en donnant naissance à des dérivés responsables de la destruction des bactéries sensibles.
En pratique pour traiter une infection à B . f r a g i l i s , on utilisera une bi-antibiothérapie dont l’un des antibiotiques sera le métronidazole et l’autre sera adapté d’après l’antibiogramme. Il faut toujours penser que ces infections sont souvent polymicrobiennes (Bacteroides, Fusobacterium, Clostridium, bactéries anaérobies facultatives…), la pipéracilline représente alors un choix intéressant.
Les autres espèces de Bacteroides sont plus rarement productrices de bêta-lactamase que ne l’est B . f r a g i l i s , elles sont généralement sensibles aux pénicillines et aux céphalosporines.
GENRE FUSOBACTERIUM
II s’agit de bacilles à Gram (-) anaérobies stricts, de taille très variable, non sporulés, parfois mobiles (ciliature péritriche) et caractérisés par un grand polymorphisme. Leur GC % varie entre 26 et 34 moles. Ils n’exigent pas d’hémine pour leur croissance.
Ils produisent une quantité importante de butyrate dont l’odeur est caractéristique.
Dix espèces sont décrites dans la dernière édition du Bergey’s Manual : F. gonidiaformans, F. mortiferum, F. naviforme, F. necrogenes, F. necrophorum, F. nucleatum, F. perfoetens, F. prausnitzii, F. russii, et F. varium.
Récemment de nouvelles espèces ont été décrites, elles sont présentes au niveau de la cavité buccale, ce sont : F. periodonticum, F. alocis, F. suici et F. simiae.
I – FUSOBACTERIUM NUCLEATUM :
Décrit en 1896 par Vincent dans une angine et l’ulcère phagédénique (en association avec des spirochètes). La culture est réalisée par Veillon et Zuber en 1898 (anciens noms : Fusiformis fusiformis, Sphaerophorus fusiformis).
A – Habitat :
C’est une bactérie commensale de la cavité buccale et de l’appareil respiratoire, elle peut également être isolée dans le tractus digestif ou génital.
Ce sont des bacilles à Gram (-) aux extrémités effilées d’où un aspect en fuseau (navette) allongé, de taille très variable (2 p.m à 10 µm de long).
Fusobacterium est susceptible de se transformer en forme filamenteuse avec des renflements terminaux ou médians pouvant aboutir à des sphéroplastes libres de 1 à 3 u.m de diamètre. Des granulations métachromatiques peuvent être présentes. C’est une bactérie immobile.
C – Caractères culturaux :
II s’agit d’un germe anaérobie strict, mais certaines souches peuvent tolérerjusqu’à 6 % d’O2 (microaérophiles).
Les souches pathogènes sont plus exigeantes que les souches saprophytes et sont sérophiles obligatoires. Les colonies peuvent se présenter sous 3 aspects : lisses, tachetées ou en chapelure. En bouillon on observe une formation de gros flocons (aspect en mie de pain). Cette espèce est peu ou pas gazogène.
D – Caractères biochimiques :
L’attaque des hydrates de carbone est faible.
Les caractères importants sont les suivants :
– Gélatinase (-).
– Lait lentement coagulé.
– Indole (+).
– GLC : pic de butyrate.
E – Pouvoir pathogène naturel :
Fusobacterium nucleatum est l’espèce la plus fréquemment isolée parmi les Fusobacterium.
Il est responsable de l’angine de Vincent qui est une ulcération d’une amygdale, recouverte d’un enduit grisâtre pseudo-membraneux. Le diagnostic bactériologique est évident après la coloration de Gram : présence d’une association fuso-spirillaire.
Ce germe est prédominant au niveau du tractus pulmonaire où il peut être à l’origine de pleurésies purulentes, d’abcès pulmonaires.
Dans des proportions plus faibles il est responsable d’infections variées :
– bucco-dentaires : stomatites, pulpites, cellulites dentaires,
– intestinales : abcès du foie, péritonites, colites,
– génitales,
– méningites, adénites,…
Comme pour les Bacteroides, on retiendra qu’un terrain particulier favorise la survenue des infections ou surinfections dues à ce germe.
Il n’y a pas de production de toxine ou d’hémolysine.
F – Diagnostic :
II sera évoqué d’après la morphologie et confirmé par l’étude des caractères biochimiques (voir tableau VI). Trois sous-espèces ont été décrites ne différant que par leur profil électrophorétique et leur GC%.
II – FUSOBACTERIUM NECROPHORUM :
Cette espèce a été décrite dans la littérature sous une trentaine de dénominations toutes synonymes : Sphaerophorus necrophorus, Sphaerophorus funduliformis, Bâcler aides necrophorum…
C’est un des rares anaérobies non sporulés dont le pouvoir pathogène est dû à des facteurs toxiques.
A – Habitat :
II se trouve dans les cavités naturelles : cavité buccale essentiellement, vagin.
B – Morphologie :
C’est un bacille à Gram (-), immobile, très polymorphe : formes courtes ovoïdes à centre clair, formes longues filamenteuses avec des renflements, sphéroplastes.
Récemment a été décrit F. pseudonecrophorum qui diffère de F. necrophorum par l’absence de lipase et d’hémolyse bêta.
C – Caractères culturaux :
C’est une bactérie anaérobie stricte. Le pH optimal de développement est légèrement basique (7,5-7,8).
Les colonies sont grises ou jaunes, convexes, de 2 à 3 mm de diamètre avec un centre surélevé (aspect d’oeuf sur le plat) et parfois un petit halo d’hémolyse.
Conjointement on note une odeur fétide.
En bouillon, la culture est floconneuse et très gazogène.
C’est une espèce non sérophile.
D – Caractères biochimiques :
Les principaux caractères à prendre en considération sont :
– glucose, maltose, galactose (+),
– lactose, tréhalose, raffinose (+ ou -),
– indole (+),
– gélatinase (-),
– lait lentement coagulé,
– GLC : production importante de butyrate ; propionate et acétate étant également présents en quantités plus faibles.
E – Pouvoir pathogène naturel :
F. necrophorum était responsable d’angine aiguë nécrotique suivie de septicémie grave d’évolution fatale avant la pénicilline. Il peut être aussi responsable d’infections gynécologiques, d’otites, de mastoïdites, d’abcès du cerveau, d’infections digestives : abcès hépatique, appendicite, péritonite, septicémie. Cependant ces infections sont plus rares actuellement depuis l’utilisation de la pénicilline.
L’association d’une angine et d’un infarctus pulmonaire dus à F. necrophorum constitue le syndrome de Lemierre.
F – Pouvoir pathogène expérimental :
L’injection intra-veineuse au lapin ou au cobaye d’une culture de 48 h en milieu liquide entraîne une septicémie mortelle.
Le pouvoir pathogène serait dû à une hémolysine et à une hémagglutinine.
III – AUTRES ESPÈCES DE FUSOBACTERIUM :
A – Fusobacterium mortiferum :
Anciennement dénommé F. freundii ou Sphaerophorus mortiferus, c’est un hôte de la cavité buccale et du tube digestif. Il est isolé dans de nombreuses suppurations intestinales, pleurésies etc…
Il fermente de nombreux sucres. Le diagnostic différentiel peut se poser avec certains Bacteroides, dans ce cas la chromatographie en phase gazeuse s’avère utile.
Il est caractérisé par sa résistance aux macrolides et à la rifampicine.
B – Fusobacterium necrogenes :
II peut être isolé dans les selles.
C – Fusabacterium varium :
II peut être isolé dans la cavité buccale, rarement considéré comme pathogène.
IV – TRAITEMENT ET SENSIBILITÉ AUX ANTIBIOTIQUES DU GENRE FUSOBACTERIUM :
Dans les septicémies, le traitement chirurgical visant à supprimer la porte d’entrée est indispensable.
Globalement les espèces du genre Fusobacterium sont caractérisées par leur grande sensibilité aux bêta-lactamines, aux macrolides, au chloramphénicol et aux antibiotiques habituellement actifs sur les anaérobies. Toutefois, des souches possédant une bêta-lactamase peuvent être isolées.
GENRE LEPTOTRICHlA
II fut décrit en 1879 par Trevisan. Ce genre a longtemps été confondu avec Fusobacterium nucleatum.
I – CARACTÈRES GÉNÉRAUX :
Ce sont des bacilles droits ou peu incurvés de 5 à 15 µm sur 1 (im avec des extrémités effilées ou arrondies, immobiles. On peut trouver quelques formes filamenteuses et/ou des sphéroplastes.
GC % = 34.
GLC : pic prédominant d’acide lactique, production faible d’acide acétique, jamais de production d’acide butyrique.
Une seule espèce est reconnue : Leptotrichia buccalis.
II – HABITAT – ÉPIDÉMIOLOGIE :
C’est un germe commensal de la bouche, parfois isolé du tractus digestif ou vaginal.
Il peut se rencontrer comme pathogène opportuniste chez les immunodéprimés.
III – CARACTÈRES BACTÉRIOLOGIQUES-IDENTIFICATION :
A – Caractères culturaux :
Les colonies n’apparaissent qu’après 4 à 5 jours d’étuve, conjointement à un dégagement gazeux putride.
Ces colonies sont irrégulières (forme de méduse).
B – Caractères biochimiques :
Glucose (+), lactose (+), saccharose (+), maltose (+), raffinose (+).
Indole (-), H^S (-), catalase (-), nitrate reductase (-), gélatinase (-), mannitol (-).
C – Diagnostic différentiel :
D peut se poser avec F. nucleatum.
D – Traitement :
Ce germe est sensible aux bêta-lactamines, aux macrolides, au chloramphénicol.