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Bordetella pertussis et coqueluche (page 1)
(Ce chapitre a 3 pages)
© Kenneth Todar, PhD
Bordetella pertussis,l’agent de la coqueluche ou coqueluche. Coloration de Gram. (CDC)
Bordetella pertussis
La coqueluche est causée par la bactérie Bordetellapertussis. B. pertussis est un très petit coccobacille aérobie Gram-négatif qui apparaît seul ou par paires. Son métabolisme est respiratoire, jamais fermentaire, et d’un point de vue taxonomique, Bordetellais est classé parmi les « Gram négatif Aerobic Rods and Cocci » dans le Bergey’s Manual.Bordetellais n’est assigné à aucune famille. Les bactéries sont nutritionnellement fastidieuses et sont généralement cultivées sur des milieux riches complétés par du sang. Elles peuvent cependant être cultivées dans un milieu synthétique qui contient un tampon, des sels, une source d’énergie à base d’acides aminés et des facteurs de croissance tels que la nicotinamide (pour laquelle il existe des exigences strictes). Même sur la gélose au sang, l’organisme croît lentement et a besoin de 3 à 6 jours pour former des colonies ponctuelles.
Bordetella pertussis colonise les cils de l’épithélium respiratoire des mammifères (figure 1). En général, on pense que B. pertussis n’envahit pas les tissus, mais certains travaux récents ont montré que la bactérie était présente dans les macrophages alvéolaires. La bactérie est un agent pathogène pour l’homme et peut-être pour les primates supérieurs, et aucun autre réservoir n’est connu. La coqueluche est une maladie relativement bénigne chez les adultes, mais elle a un taux de mortalité important chez les nourrissons. Jusqu’à l’introduction de la vaccination dans les années 1930, la coqueluche était l’une des maladies les plus fréquentes et les plus graves chez les nourrissons aux Etats-Unis.
Pathogénie
La maladie de la coqueluche comporte deux stades. Le premier stade, la colonisation, est une maladie des voies respiratoires supérieures accompagnée de fièvre, de malaise et de toux, dont l’intensité augmente sur une période d’environ 10 jours. Les mécanismes d’adhésion de B. pertussis impliquent une « hémagglutinine filamenteuse » (FHA), qui est une structure de type fimbriale à la surface de la bactérie, et une toxine de la coqueluche (PTx) liée aux cellules. Les effets à courte portée des toxines solubles jouent également un rôle dans l’invasion pendant la phase de colonisation.
Figure1. Colonisation des cellules de l’épithélium trachéal par Bordetella pertussis
Le deuxième stade ou stade toxémique de la coqueluche suit des symptômes relativement peu spécifiques du stade de colonisation. Il commence progressivement par une toux prolongée et paroxystique qui se termine souvent par un halètement inspiratoire caractéristique (whoop). Pour entendre le son caractéristique de la coqueluche, cliquez sur whoop.wav (whoop.wav est un copyright du Dr DougJenkinson, Nottingham, Angleterre. www.whoopingcough.net). Au cours de cette deuxième phase, B. pertussis peut rarement être récupéré, et les agents antimicrobiens n’ont aucun effet sur l’évolution de la maladie.Comme décrit ci-dessous, cette phase est médiée par une variété de toxines solubles.
Colonisation
Les études sur B. pertussis et ses adhésines se sont concentrées sur la culture de cellules de mammifères qui n’ont pas la plupart des caractéristiques des cellules épithéliales ciliées.Cependant, certaines généralités ont été tirées. Les deux facteurs de colonisation les plus importants sont l’hémagglutinine filamenteuse (FHA) et la toxine pertussique (PTx). L’hémagglutinine filamenteuse est une protéine de grande taille (220 kDa) qui forme des structures filamenteuses à la surface des cellules. La FHA se lie aux résidus de galactos sur un glycolipide sulfaté appelé sulfatide qui est très commun sur la surface des cellules ciliées. Les mutations du gène de structure FHA réduisent la capacité de l’organisme à coloniser, et les anticorps contre FHA offrent une protection contre l’infection. Cependant, il est peu probable que FHA soit le seul adhésif impliqué dans la colonisation. Le gène de structure du FHA a été cloné et exprimé dans E. coli, ce qui laisse entrevoir la possibilité de le produire pour l’utiliser dans un composant de vaccin.
L’une des toxines de B. pertussis, la toxine pertussique (PTx), est également impliquée dans l’adhésion à l’épithélium trachéal. La toxine de pertussis est une protéine de 105 kDa composée de six sous-unités : La toxine est à la fois sécrétée dans le liquide extracellulaire et liée aux cellules. Certains composants de la toxine liée aux cellules (S2 et S3) fonctionnent comme des adhésines et semblent lier les bactéries aux cellules hôtes. S2 et S3 utilisent des récepteurs différents sur les cellules hôtes. S2 se lie spécifiquement à un glycolipide appelé lactosylcéramide, que l’on trouve principalement sur les cellules épithéliales ciliées. S3 se lie à une glycoprotéine que l’on trouve principalement sur les cellules phagocytaires.
La sous-unité S1 de la toxine pertussique est le composant A avec une activité d’ADPribosylation, et on suppose que la fonction de S2 et S3 est impliquée dans la liaison de la toxine intacte (extracellulaire) à sa surface cellulaire cible. Les anticorps dirigés contre les composants de la PTx empêchent la colonisation des cellules ciliées par la bactérie et assurent une protection efficace contre l’infection. Ainsi, la toxine pertussique est clairement un facteur de virulence important dans la phase initiale de colonisation de l’infection.
Puisque la sous-unité S3 de la toxine pertussique est capable de se lier à la surface des phagocytes, et puisque le FHA se fixe à l’intégrine CR3 sur la surface des phagocytes (le récepteur du complément C3b), on a supposé que la bactérie pourrait se lier préférentiellement aux phagocytes afin de faciliter son propre engloutissement. Le rôle de cette phagocytose auto-initiée n’est pas clair : les bactéries absorbées par cette voie anormale peuvent éviter de stimuler l’explosion oxydative qui accompagne normalement l’absorption phagocytaire des cellules bactériennes opsonisées par des anticorps ou le complément C3b. Une fois à l’intérieur des cellules, les bactéries pourraient utiliser d’autres toxines (par exemple la toxine de l’adénylate cyclase) pour compromettre les activités bactéricides des phagocytes. Dans tous les cas, il semble que Bordetella pertussis puisse utiliser ce mécanisme pour pénétrer et persister dans les phagocytes en tant que parasite intracellulaire. Si B. pertussis est un parasite intracellulaire, cela expliquerait pourquoi l’immunité contre la coqueluche est mieux corrélée avec la présence de cellules T cytotoxiques spécifiques qu’avec la présence d’anticorps contre les produits bactériens.
B. pertussis produit au moins deux autres types d’adhésines, deux types de fimbriae et une protéine de surface non fimbriale appelée pertactine, mais leur rôle dans l’adhérence et la pathogenèse n’est pas bien établi.
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