Clostridium Tetani

Clostridium tetani, anciennement appelé bacille de Nicolaïer, est un bacille à Gram positif sporulé, anaérobie strict, qui libère une exotoxine neurotrope entramant une toxi-infection redoutable : le tétanos. Malgré l’existence d’un vaccin efficace, le tétanos n’est pas une maladie rare.

HISTORIQUE :

Déjà décrit par Hippocrate, le tétanos a été bien étudié par Larrey durant les campagnes napoléoniennes.

Nicolaïer reproduit le tétanos en 1884 en inoculant de la terre à divers animaux et évoque un poison à effet strychnine.

Kitasato, en 1889, isole la bactérie en utilisant la propriété de thermo-résistance conférée par la spore et en cultivant en anaérobiose. L’année suivante Knud-Faber démontre l’existence de la toxine.

En 1923, Gaston Ramon découvre l’anatoxine. Ultérieurement, de nombreux travaux se poursuivent sur la physiopathologie, la clinique et la thérapeutique, mais il persiste de nombreuses inconnues et la mortalité de la maladie reste élevée.

I – CLASSIFICATION :

Au sein des 4 groupes de Clostridium, C. tetani figure dans le groupe IV, c’est-à-dire parmi les Clostridium non protéolytiques, non glucidolytiques.

Le GC % des souches est compris entre 25 et 26.

II – HABITAT – TRANSMISSION :

C. tetani se trouve dans le sol où il persiste indéfiniment grâce à sa spore. Il est rare dans les zones non habitées et les forêts, la spore est surtout abondante dans des zones contaminées et on peut parler de zones tétanigènes (Nord et Est de la France notamment). Dans certaines zones, on a trouvé que 40 % des échantillons de sol contenaient C. tetani.

Le germe est également présent dans l’intestin et dans les déjections de l’homme et de divers animaux (chevaux, bovidés).

Il peut aussi être retrouvé dans les poussières, les eaux, voire dans l’environnement hospitalier (plâtre, talc, coton…).

Le germe peut pénétrer dans l’organisme :

A – A la faveur de lésions diverses :

– importantes : plaies souillées de terre, avec corps étrangers, délabrements contenant éventuellement d’autres anaérobies ou des associatioans anaérobiesaérobies,

– minimes : piqûres, excoriations, échardes, morsures…,

– chroniques : ulcères, escarres, brûlures…

B – A la faveur d’un acte qui n’est pas accompagné d’une aseptie suffisante :

– chirurgical : intervention sur l’intestin, fracture ouverte,

– médical : piqûres intramusculaires effectuées avec du matériel non stérile, éventuellement avec des produits favorisants (quinine, anti-inflammatoires, acide lactique…), piqûres chez les toxicomanes,

– obstétrical : le tétanos ombilical du nouveau-né reste fréquent dans les pays en développement.

Le tétanos atteint plus fréquemmment les sujets âgés,notamment les femmes, dont les rappels de vaccination sont souvent oubliés (figure 1).

en fonction de l’âge et du sexe (hommes *, femme •) et en comparaison fréquence des sujets protégés (taux d’anticorps antitétaniques supérieurs à 0,025 UI H.A.) à Clermont Ferrand en 1975 dans la population locale adulte en foncûon de l’âge et du sexe.

III – PHYSIOPATHOLOGIE :

L’infection débute par l’introduction des spores de C. tetani dans l’organisme à la faveur d’une effraction cutanée. Puis, sous l’influence de facteurs abaissant le potentiel redox (germes associés, certains médicaments), les spores qui se trouvent dans des conditions d’anaérobiose vont germer et redonner la forme bactérienne produisant la toxine tétanique in situ. C. tetani produit deux exoprotéines, une hémolysine (tétanolysine) et une neurotoxine (tétanospasmine). Cette dernière étant seule responsable de la maladie.

A – Propagation de la neurotoxine tétanique :

Produite au niveau de la plaie « porte d’entrée », la toxine gagne le système nerveux central où elle s’accumule en utilisant deux voies :

– la voie hématogène, c’est le cas du tétanos généralisé descendant,

– la voie nerveuse rétrograde, c’est le tétanos ascendant.

La toxine remonte le long des axones des motoneurones alpha (par neuroprobasie) dans le sens suivant :

terminaisons nerveuses musculaires —> tronc nerveux —> racines ventrales —> substance grise des cornes antérieures de la moelle.

Ceci explique que dans cette forme, la période d’incubation est inversement proportionnelle à la distance qui sépare la porte d’entrée du système nerveux central.

B – Cibles de la toxine :

La toxine, d’un poids moléculaire de 150 kDa, se fixe au niveau de certains lipides du tissu nerveux (Van Heyningen, 1959). Les récepteurs sont les gangliosides GT1B (trisialo-ganglioside) et GD1B (disialo-ganglioside) contenant dans leur formule :

– deux unités de galactose,

– une N-acétylgalactosamine,

– deux à trois unités d’acide N-acétylneuraminique (= acide sialique). Cette dernière structure est indispensable à la fixation de la toxine.

Une fois fixée sur son récepteur, la toxine agit sur sa cible moléculaire encore inconnue et provoque une paralysie spastique.

C – Mode d’action :

La neurotoxine tétanique :

– bloque les influx inhibiteurs s’exerçant sur les motoneurones alpha en agissant au niveau présynaptique,

– inhibe la libération de différents médiateurs du système nerveux central : acide gamma-aminobutyrique, glycine…

– provoque une augmentation de la libération de l’acétylcholine et une diminution de l’activité cholinestérasique.

IV – POUVOIR PATHOGÈNE :

A – Chez l’animal :

La toxine est active chez les mammifères, notamment chez le cheval, la souris, le cobaye. L’injection de la toxine par voie IV provoque un tétanos généralisé ou descendant, par voie IM un tétanos ascendant.

B – Chez l’homme :

1. Forme habituelle : le tétanos aigu généralisé

L’incubation a une durée variable de 3 à 30 jours, mais elle se situe généralement entre 3 et 15 jours. Cette incubation est habituellement silencieuse et on n’est pas alerté par la porte d’entrée qui ne présente, bien souvent, pas de signes d’inflammation locale.

Les plaies sont d’origine traumatique dans 2 cas sur 3, et 1 fois sur 5 elles sont de type chronique (par exemple, ulcère variqueux). Le plus souvent les plaies sont minimes et n’attirent pas l’attention. Une fois sur dix, aucune porte d’entrée n’est retrouvée.

Le symptôme inaugural est le trismus, contracture des masséters bloquant l’ouverture de la bouche. Puis les contractures se généralisent, s’étendant aux muscles de la face d’où le faciès sardonique, puis aux muscles vertébraux, à la nuque, au tronc… Le ventre est « de bois » et les membres sont atteints (supérieurs en flexion, inférieurs en extension), le rachis dorso-lombaire est creusé, d’où l’attitude en opisthotonos.

Les contractures permanentes se renforcent à l’occasion de paroxysmes provoqués par des stimulations diverses (bruit, lumière, contact). Les crises sont très douloureuses provoquant des postures diverses (opisthotonos, orthotonos…), la fonction respiratoire peut être touchée.

C’est une maladie non fébrile. Le pronostic varie selon les scores de gravité.

2. On distingue différentes formes cliniques :

— tétanos céphalique lié à une porte d’entrée faciale,

— tétanos localisé des membres,

— formes particulières :

– post abortum,

– ombilical redoutable chez le nouveau-né dans les pays en développement,

– post injection de sombre pronostic.

Il est important de souligner que la maladie n’est pas immunisante.

chez le sujet normal, lors de l’excitation du biceps (1), l’arc réflexe sensori-moteur (2.3) a tendance à s’opposer à la distension du triceps. Le relâchement du triceps est assuré par l’inhibition de cet arc réflexe (4), dans le botulisme, la jonction neuro-musculaire est bloquée (5) entraînant une paralysie flasque, dans le tétanos, la toxine tétanique empêche l’inhibition du réflexe. Les deux muscles antagonistes en se contractant provoquent la contracture.

V – CARACTÈRES BACTÉRIOLOGIQUES :

A – Caractères morphologiques :

C. tetani est un bacille à Gram positif, mais qui perd facilement ce caractère tinctorial, relativement long et fin (0,4 u.m x 4-8 p.m). Il a une spore terminale lui donnant classiquement un aspect en tête d’épingle. En culture, les formes longues ne sont pas exceptionnelles. Le germe est extrêmement mobile par une ciliature péritriche.

B – Caractères culturaux :

C’est un germe anaérobie strict, ayant une température optimale de croissance de 37°C et un pH optimal de 7,4.

L’aspect des colonies, qui apparaissent en 48 heures, est rhizoïde et translucide ; en surface, les colonies ont tendance à essaimer. On a donc intérêt à utiliser des boîtes bien sèches.

C’est un germe peu exigeant qui pousse sur tous les milieux usuels pour anaérobies : gélose, gélose au sang, bouillon VF… en bouillon TGY une odeur de corne brûlée se dégage liée à la formation d’acroléine.

L’oxygène hyperbare tue 99,9 % des cellules.

Les spores sont détruites en 20 minutes à 121°C à l’autoclave.

C – Caractères biochimiques :

Classiquement, C. tétant est peu protéolytique. Dans le Bergey’s Manual 1986, cette espèce est considérée comme étant gélatinolytique. Elle possède des peptidases et des désaminases ; il y a production irrégulière d’H2S et d’indole.

Les glucides ne sont pas fermentes (glucose (-), saccharose (-), lactose (-), esculine (-), amidon (-)).

Les produits terminaux de fermentation sont les acides acétique, propionique, butyrique, l’éthanol, le propanol, le butanol.

C. tetani possède une désoxyribonucléase, mais pas de lipase, ni de lécithinase.

Sur gélose au sang on note une phémolyse autour des colonies. Elle est due à une toxine, la tétanolysine, hémolysine soluble oxygénolabile, qui ne semble pas jouer de rôle pathogène, mais qui est antigénique. Il existe peut-être une autre hémolysine de haut poids moléculaire.

Du point de vue des caractères biochimiques, C. tetani se rapproche de C. cochlearium et C. tetanomorphum, mais se distingue par son pouvoir pathogène et les différences d’hybridation ADN/ADN.

D – La toxine tétanique : la tétanospasmine

C. tetani produit deux exotoxines, la tétanospasmine responsable des symptômes de la maladie et la tétanolysine.

1. Production :

L’excrétion dans le milieu durant la phase de croissance est partielle. La majeure partie de la toxine reste à l’intérieur de la bactérie, n’étant libérée que lors de l’autolyse ; la toxine peut représenter jusqu’à 10 % du poids sec de la bactérie. La synthèse est favorisée par certains acides aminés (serine, glutamine et peptides à base d’histidine).

La production de toxine ne serait pas liée à un état lysogène des souches.

2. Propriétés :

Le gène codant pour la toxine est porté par un plasmide et a entièrement été séquence. Au stade endocellulaire, la toxine est un polypeptide de 150 kDa, lors de l’excrétion elle est clivée par une protéase en deux fragments reliés par un pont disulfure

– une chaîne légère de 50 kDa (L)

– une chaîne lourde de 100 kDa (H)

Chaque fragment pris isolément n’est pas toxique.

Il n’existe qu’un seul type antigénique.

3. Toxicité :

II s’agit d’une toxine puissante puisque 1 mg de toxine correspond à 107 DL50 souris. La DMM de la souris est de 2 x 10’5 u.g. La toxicité pour l’animal dépend de la voie d’administration.

On titre la toxine soit par le test de floculation de Ramon (Unités floculantes), soit en déterminant la dose minimale mortelle DMM sur souris de 20 g ou cobaye de 350 g, une unité floculante (UF) = 3 000 DMM cobaye = 10 000 DMM souris.

4. Les anticorps anti-toxine :

Ils neutralisent tous les effets biologiques de la toxine. On peut les obtenir :

– soit à partir d’individus hyperimmunisés,

– soit à partir de chevaux hyperimmunisés.

Ces anticorps ne passent pas la barrière hémoméningée.

5. L’anatoxine :

Elle est très immunogène chez l’homme, le cheval et les animaux de laboratoire (lapin, cobaye). Elle entraîne la formation d’anticorps anti-toxine, neutralisants et précipitants. La réponse immunitaire est accrue grâce à des adjuvants (phosphate de Ca+, hydroxyde d’aluminium).

La toxine peut être détoxifiée et transformée en anatoxine par le formol (0,5 %) à 40°C durant une semaine. L’anatoxine conserve intact le pouvoir immunogène de la toxine. Cette transformation est liée au blocage des résidus lysyl de la molécule grâce à la formation de liaisons méthyléniques stables.

E – La tétanolysine :

C. tetani produit une hémolysine, la tétanolysine, oxygène sensible ; elle est fonctionnellement et sérologiquement apparentée à la streptolysine 0 ainsi qu’aux hémolysines produites par d’autres Clostridium. Cette hémolysine altère érythrocytes, leucocytes, plaquettes, macrophages et fibroblastes. Son rôle réel dans la physiopathologie de l’infection est encore mal connu.

VI – DIAGNOSTIC BIOLOGIQUE DU TÉTANOS :

Le rôle du laboratoire est secondaire, le diagnostic étant presque exclusivement clinique. Le bacille tétanique reste toujours localisé au niveau de son point de pénétration, il ne diffuse jamais, il n’y a pas de septicémie.

Au moment du prélèvement (au début des symptômes de tétanos), dans 75 % des cas, le germe a disparu de la plaie au profit d’autres espèces bactériennes.

A – Diagnostic direct :

On cherche rarement à isoler C. tetani au niveau de la porte d’entrée, d’autant plus que les résultats de la culture sont aléatoires. On peut prélever de la sérosité et :

– ensemencer en double le prélèvement tel quel et après chauffage pour ne garder que les spores, sur milieu solide (milieu VL ou TGY),

– inclure dans les boîtes du sérum antitétanique, les colonies apparaissant alors après 3 à 4 jours à 37°C entourées d’un halo,

– inoculer une partie du prélèvement à l’animal pour tenter de reproduire la maladie expérimentale chez la souris.

Les caractéristiques morphologiques et biochimiques du germe permettant l’identification de C. tetani ont été précédemment décrites.

Il y a lieu de conduire en parallèle des cultures en aérobiose, pour détecter soit une association (aérobies-anaérobies), soit une substitution par des pyogènes notamment.

B – Diagnostic indirect :

II n’est pas possible de déceler de la toxine circulante ; en effet la toxinémie est très transitoire, cette substance étant fixée immédiatement sur le tissu nerveux.

On ne peut doser les anticorps antitétaniques dans la perspective d’un diagnostic de tétanos, car au cours de la maladie, la quantité de toxine libérée est suffisante pour provoquer la maladie, mais insuffisante pour provoquer une stimulation antigénique.

Le dosage des anticorps sériques est par contre intéressant pour étudier la situation immunitaire d’une population (et vérifier la corrélation en fonction des tranches d’âge entre les cas de tétanos et la baisse de l’immunité) (figure 2) et pour vérifier la réponse à une vaccination.

On dispose de plusieurs techniques de dosage des anticorps antitétaniques :

– contre-immunoélectrophorèse,

– agglutination de particules de latex, hémagglutination,

– techniques immunoenzymatiques (ELISA),

– techniques radioimmunologiques (RIA).

VII – TRAITEMENT :

A – Traitement préventif :

La meilleure prévention consiste en une bonne vaccination ; pour la quasi-totalité des sujets présentant un tétanos, la vaccination antérieure est inexistante, méconnue ou très ancienne, le dernier rappel remontant à plus de 10 ans. La séroprévention est une pratique coûteuse et qui ne confère pas une protection absolue (4 à 7 % des tétanos surviennent malgré une séroprévention).

1. La vaccination antitétanique :

Bien administrée, elle confère une protection voisine de 100 %. Des progrès ont été réalisés, durant ces dernières années pour le vaccin, l’anatoxine purifiée est plus concentrée et adsorbée sur un adjuvant minéral (phosphate de calcium pour IPAD-T Pasteur et hydroxyde d’aluminium pour le Tetavax Mérieux). Ces deux principaux vaccins distribués en France, confèrent une immunité certaine en 2 injections, à condition qu’elles soient espacées de plus de 2 mois et qu’un rappel soit effectué après un an. Toute injection ultérieure survenant plusieurs années plus tard et même plusieurs dizaines d’années plus tard entraîne une réponse de type secondaire.

Le vaccin est administré par voie intramusculaire ou sous-cutanée (en zone scapulaire ou au bras), il est bien toléré (réaction seulement chez 1 à 3 % des vaccinés). Les accidents neurologiques sont exceptionnels : 1 cas pour 2,5 millions de doses. Il n’y a pas de contre-indications. La grossesse n’est pas une contre-indication, la vaccination est même recommandée chez les femmes enceintes dans les pays en voie de développement pour éviter le tétanos néonatal.

L’anatoxine tétanique est souvent associée à l’anatoxine diphtérique (DT), au vaccin anticoquelucheux (DT-coq), ou antipoliomyélite (DT-coq polio ou tétracoq).

On conseille en France le calendrier vaccinal suivant :

– à partir de 3 mois DTCP (3 injections à 4 semaines au moins d’intervalle)

– à partir de 15-18 mois rappel DTCP,

– à 5-6 ans rappel DTP,

– à 11-13 ans rappel DTP,

– à 16-21 ans rappel DTP ou TP,

– au-delà tous les 10 ans T ou TP,

– au-delà de 60 ans ou au départ à la retraite rappel ou revaccination complète.

Enfin, le vaccin peut être administré simultanément avec une injection de sérum antitétanique ou d’immunoglobulines spécifiques sans altérer la réponse immunitaire.

On considère que le taux protecteur d’anticorps antitoxine se situe à partir de 0,01 ou même 0,025 U/ml de sérum (selon les différents auteurs). Le taux de couverture vaccinal, chez les enfants se situant en France entre 90 et 95 %.

(a) Plaies minimes y compris piqûres, coupures, excoriations peu pénétrantes, non souillées, sans corps étranger. On peut placer dans cette catégorie certaines plaies non traumatiques (ulcère de jambe) et toutes interventions chirurgicales : particulièrement intervention sur le pied, le tube digestif, l’utérus, une fracture ouverte.

(b) Plaies traumatiques étendues, pénétrantes, avec corps étrangers, souillées ou traitées tardivement (après 24 h), état de choc avec forte hémorragie, délabrement ostéo-musculaire.

Expositions non traumatiques : brûlures étendues, avortements septiques, accouchements septiques, gelures, ulcères nécrotiques, gangrènes.

(1) Sérum hétérologue d’origine animale (au moins 1500 U.I.) ou immunoglobulines humaines antitétaniques (au moins 250 U.I. soit une ampoule).

La dose sera doublée en cas de risque (b) lorsque la vaccination antérieure est douteuse ou inexistante.

(2) La vaccination sera complétée ultérieurement selon le schéma simplifié conseillé actuellement.

S’il s’agit de la première injection vaccinale reçue par le patient, prévoir la deuxième injection après quatre semaines, et le rappel six mois à un an plus tard. S’il s’agit de la deuxième injection vaccinale reçue par le patient, seul le rappel est nécessaire, six mois à un an plus tard.

2. La sérothérapie :

Le sérum purifié administré à raison de 1500 U en injection sous-cutanée par la méthode de Besredka, protège au maximum pendant 20 jours. Les gammaglobulines spécifiques (Tétaglobulines) administrées par voie intra-musculaire (ampoule de 250 UI) assurent une protection pendant 1 mois et mettent à l’abri de la maladie sérique, mais sont d’un coût élevé.

Cette sérothérapie doit être associée à la vaccination.

La conduite à tenir pour la prévention du tétanos chez un blessé ou pour toute personne exposée est clairement définie dans le guide de la prévention du tétanos dû au Ministère de la Santé (Tableau I). Les sujets âgés sont tout particulièrement concernés. La prévention repose sur la vaccination. Lorsque la vaccination est ancienne, il est conseillé de réitérer l’injection de rappel :

– chez les personnes âgées de plus de 60 ans dont la dernière vaccination remonte à plus de 20 ans,

– chez les personnes dont la vaccination antérieure a été incomplète (moins de 3 injections).

Il faut saisir toutes les occasions de contact individuel avec les services de santé pour vacciner ou revacciner les sujets âgés :

– toute consultation médicale,

– visite systématique à la prise de retraite,

– vaccination dans les collectivités gériatriques, maisons de retraite, hôpitaux, lors de l’entrée en institution.

B – Traitement curatif :

II est effectué dans des centres spécialisés, ce sujet ne sera pas développé ici, nous rappellerons seulement le principe de ce traitement.

– Thérapeutique à visée spécifique :

– traitement de la porte d’entrée (parage…),

– antibiothérapie systématique par voie générale (pénicilline G à raison de 4 millions d’unités par jour chez l’adulte),

– sérothérapie curative par voie générale,

– vaccination, car le tétanos n’est pas immunisant et les récidives ne sont pas exceptionnelles.

– Thérapeutique à visée symptomatique :

– isolement sensoriel,

– sédatifs (barbituriques) et médicaments myorelaxants (diazepam),

– réanimation respiratoire,

– réanimation hydroélectrolytique et nutritionnelle.

Pronostic

Dans les centres de soins intensifs, en France, la mortalité globale est de 11 à 33 %, elle atteint 50 % chez les plus de 80 ans. Les pourcentages de décès sont plus élevés dans les pays en développement.