1 Microbiologie Générale BIO 3524 1 Informations Générales • Enseignant: John Basso • Courriel: [email protected]• Tel. 613-562-5800 Poste 6358 • Bureau: BSC102 • Ma page web: http://mysite.science.uottawa.ca/jbasso/accueil.htm • Page web du cours: http://mysite.science.uottawa.ca/jbasso/micro/accueil.htm 2 Ma Page Web 3
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Microbiologie - mysite.science.uottawa.ca · • Virologie –Anatomie et croissance 4 Sujets du Cours (suite) • Pincipes dimmunologie –Les défenses du corps humain contre les
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– In vitro (désinfection & stérilisation), in vivo (antibiothérapie)
• Virologie
– Anatomie et croissance
4
Sujets du Cours (suite)
• Principes d’immunologie
– Les défenses du corps humain contre les infections
• Microbiologie médicale
– La maladie et le diagnostic
• Principes d’épidémiologie
– La propagation d’infections dans les populations
5
Manuel de Cours
6
• Il n’y a pas de manuel de cours requis. Mais, si vous désirez obtenir un manuel en tant que référence, je vous recommande le livre suivant. Une version électronique est disponible sur la page web du cours.
3
Évaluation du Cours - Examens de Session
• 3 examens de session
– Chaque examen couvrira la matière vue dans les semaines précédentes (non récapitulatif) et contribuera à 15 % de la note finale
– Ces examens comporteront 31 questions à choix multiples pour une durée de 75 minutes
– Réponses a être soumises sur Scantrons• 1 point pour Scantrons correctement rempli
– Informations obligatoires: Nom, numéro d’étudiant, côte du cours et section
– Note maximale: 30/30• Ex. 32/30 ou 31/30 ou 30/30 sont tous égaux à 30/30
– Ces examens seront à livre fermé7
Évaluation du Cours - Examen Final
• Cet examen est récapitulatif– Contribuera entre 50-65% de la note finale
– Cet examen comportera 72 questions à choix multiples pour une durée de 3h
– Réponses a être soumises sur Scantrons• 1 point pour Scantrons correctement rempli
• Les instructions pour l’organisation et le développement d’un organisme sont encodés dans les gènes
• Les gènes sont composés d’ADN
– Le génome
• Déchiffrage (Transcription + Traduction)– Génération de la machinerie cellulaire
– Génération de nouvelles cellules
– Maintien de la cellule
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Adaptation Évolutionnaire
• Les organismes acquièrent des changements transmissibles aux générations futures qui permettent de mieux répondre à leurs environnements
– Changement au niveau du génome
• Le maintien de ces changements dépend de pressions sélectives
– Ex. Acquisition de résistances aux antibiotiques
26
Organismes et Entités Étudiés par les Microbiologistes
• Cellulaire
– Champignons• Ex. Levure
– Protistes• Ex. Algue
– Bactérie• Ex. E. coli
– Archaea• Ex. Méthanogènes
• Acellulaire
– Virus• Composé d’acides
nucléiques et de protéines
– Viroïdes• Composé d’ARN
– Prions• Composé de protéines
27
10
Domaines de la Microbiologie
• Bactériologie– L’étude des bactéries
• Microbiologie environnementale– L'étude des processus microbiens dans l'environnement
• Microbiologie alimentaire– L’étude des microorganismes qui causent des maladies d'origine
alimentaire et la détérioration
– L’étude des microorganismes utilisés dans la fabrication des aliments
• Microbiologie industrielle
– Utilisation et développement de microorganismes en biotechnologie
• Microbiologie médicale– L’étude, le diagnostic et le traitement des maladies microbiennes
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Domaines de la Microbiologie (Suite)
• Mycologie– L’étude des champignons
• Protozoologie– L’étude des protistes
• Virologie – L’étude des virus
• Épidémiologie– L’étude du rôle des microorganismes dans la santé et la maladie des
populations
• Immunologie– L’étude des mécanismes de défense du corps contre les virus, les
bactéries, et les champignons
29
• Quelle (s) description (s) pourrait (ent) correspondre à celle d’un microorganisme?
A. Cellule différentiée de 50 μm parmi une collection de différentes cellules
B. Organisme multicellulaire de 30 μm constitué de plusieurs différents types cellulaires
C. Colonie visible à l’œil nu composée d’un milliard de cellules identiques de 5 μm
D. Organisme de 20 μm qui possède un besoin absolu d’un hôte afin d’obtenir de l’énergie
E. Entité de 5 nm capable de se reproduire chez un hôte, mais qui est incapable de croitre
30
11
Classification des Organismes
31
Niveaux de Classification
• Divisions hiérarchiques
– Règne (Pas utilisé par les microbiologistes)
• Les microbiologistes utilisent la division « les domaines »
– Phylum
– Classe
– Ordre
– Famille
– Genre
– Espèce32
Les Domaines et les Règnes
• Tous les organismes sont issus d’un ancêtre commun le Progénote
• Les organismes dérivés du progénote sont regroupés dans trois domaines ou 6 règnes
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Domaines Règnes
Archaea Archaeabacteria
Eubacteria Eubacteria
Eukarya
Animalia
Plantae
Protista
Fungi
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Définition d’une Espèce
• Unité de base en taxonomie qui représente un type d’organisme spécifique
– Pour les organismes qui se reproduisent sexuellement la définition fondamentale est la compatibilité reproductive
• Cette définition ne peut pas être appliquée pour plusieurs espèces microbiennes (telles que les bactéries) puisqu’elles ne se reproduisent pas sexuellement
34
Q. Vrai ou Faux
• Tous les microorganismes se reproduisent de façon asexuelle?
• Tous les macroorganismes se reproduisent de façon sexuelle?
35
Définition d’une Espèce
• Microbiologie:
– Un ensemble de souches microbiennes qui partagent plusieurs caractéristiques et qui diffèrent de façon significative d'autres groupes de souches
– Les espèces sont identifiées par des comparaisons à des « souches types » de références connues
36
13
Définition d’une Souche
• Population de microbes issue d’un individu unique ou d’une culture pure
– Différentes souches représentent des variantes génétiques d’une même espèce
• Biotypes: souches qui ont des différences biochimiques ou physiologiques
• Morphotypes: souches qui possèdent des différences morphologiques
• Sérotypes: souches qui possèdent des différences antigéniques
• Pathotypes: variante microbienne causeuse de maladie qui se distingue des autres membres de son espèce par sa virulence
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Nomenclature
• Nom scientifique – Système binomial
– Nom du genre + nom de l’espèce
• Nom du genre débute toujours avec une majuscule
• Peut-être abrégé
• Le nom du genre peut être utilisé seul
• Le nom de l’espèce n’est jamais abrégé
• Le nom de l’espèce n’est jamais utilisé seul– ex: Bacillus subtilis
– B. subtilis
– Bacillus sp.
– Bacillus
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Propriétés Utilisées pour la Classification
• Morphologie coloniale
• Forme et arrangement cellulaire
• Structure de la paroi cellulaire
– Coloration de Gram
• Structures cellulaires spécifiques
• Caractéristiques biochimiques/métaboliques
39
14
Propriétés Utilisées pour la Classification
• Test Sérologique
– Utilise des antisérums spécifiques contre un groupe de microorganismes
• L’antisérum contient des protéines (anticorps) qui réagissent avec des antigènes sur l’organisme
– Avantages:
• Très spécifique
• Ne requiers pas de cultures pures
• Permets l’identification d’organismes qui ne peuvent pas être crus en laboratoire
40
Propriétés Utilisées pour la Classification
• Propriétés moléculaires
– Contenu G + C
– Hybridation d’acides nucléiques
– Séquençage d’acides nucléiques
41
Propriétés Moléculaires pour la Classification
• Contenu G + C
– Estimation obtenue à partir de la température de fusion de l’ADN
– Un pourcentage plus élevé de G + C donne une température de fusion plus élevée
100%TACG
CGC)(GMol%
42
15
Propriétés Moléculaires pour la Classification
• Hybridation d’acides nucléiques
– Permet de déterminer quel pourcentage d’ADN simple brin d’une espèce peut s’apparier à l’ADN simple brin d’une différente espèce pour générer des hybrides double brin
– Plus le pourcentage d’hybridation est élevé, plus les espèces sont rapprochées
+
Espèce 1 Espèce 2Hybrides
43
Propriétés Moléculaires pour la Classification
• Séquençage d’acide nucléique
– Séquences de gènes pour des enzymes spécifiques
– Séquences de génomes complets
– Séquences des gènes des ARN ribosomaux 5S et 16S
• La comparaison de ces séquences est très utilisée pour déterminer la relation entre différents groupes microbiens
44
Classification en Trois Domaines
45
Bactéroïdes
Spirochètes
Chlamydia
Protéobacteria
Gram positives
G + C élevéGram positives
Faible G + C
Eubacteria
Thermophiles
Extrême
Hyperthermophiles
Meéhanogenes
Archaea
Fungi
Plantae
Protista
Animalia
Eucarya
Progénote
16
Domaine: Eubacteria
• Procaryote
• Groupe d’organismes le plus vaste sur terre
– Classifiés d’après leurs…
• Forme
• Besoins d’oxygène variés
• Maladies qu’ils causent
– Obtention d’énergie: Photosynthèse ou chimiosynthèse à partir de composés organiques
46
Les Protéobacteries
• Plus grand groupe de bactéries
– Gram négatives
• Possèdent une paroi faite de peptidoglycane
• Possèdent une deuxième membrane bilipidique externe à la paroi
• Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse à partir de composés organiques ou photosynthèse
• Plus grand groupe de pathogènes47
Les Bactéries Photosynthétiques
• Incluent les Cyanobactérie, et quelques protéobactéries (bactéries vertes/pourpre sulfureuses et les bactéries vertes/pourpres non sulfureuses
• Obtiennent leur énergie par photosynthèse
– Source d’électrons inorganique
• Source de carbone inorganique
48
17
Les Bactéroïdes
• Caractéristiques semblables aux Protéobactéries
• Ne tolèrent pas l’oxygène
• Membrane contient des sphingolipides
• Principalement mutualistes
– Bactéries prédominantes des intestins
• Pathogènes opportunistes
49
Les Bactéries Gram Positives
• Possèdent une paroi faite de peptidoglycanes
• Ne possèdent pas de membrane externe à la paroi
• Formes principales: Sphères ou bâtonnets
• Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse à partir de composés organiques
• Plusieurs espèces font des spores
• Plusieurs espèces pathogènes
50
Les Bactéries Atypiques
• Chlamydia
– Paroi n’est pas à base de peptidoglycane
– Possèdent une deuxième membrane bilipidiqueexterne à la paroi
– Parasite intracellulaire obligatoire
– Incapable de générer de l’énergie
• Mycoplasmes
– Aucune paroi cellulaire
– Forme non définie
– Parasite intracellulaire obligatoire
– Incapable de générer de l’énergie 51
18
Les Bactéries Atypiques
• Spirochètes
– Forme de tire-bouchon
– Trop minces pour être observés par microscopie traditionnelle
– Pathogène de la syphilis et de la maladie de Lyme
• Mycobactériums
– Classifiés parmi les bactéries Gram positives au contenu G + C élevé
– Paroi avec acide mycoïque imperméable aux colorants
– Pathogènes de la Tuberculose et de la Lèpre 52
Domaine Archaea
• Procaryotes, mais plus étroitement liés aux eucaryotes
• Paroi sans peptidoglycanes
• Membrane cellulaire distincte des eubactéries et des eukarya
• Énergie obtenue par chimiosynthèse en utilisant des sources d’électrons inorganiques
– Pas de glycolyse
55
Domaine Eucarya: Règne Fungi
• Unicellulaire/multicellulaire
• Paroi cellulaire
• Pas organisé en tissus
• Obtention d’énergie: Chimiosynthèse
– Moisissures, levures et champignons
• Besoin absolu d’oxygène
56
Domaine Eucarya: Règne Protista
• Organismes unicellulaires et multicellulaires eucaryotes
• Peuvent causer des maladies• Peuvent être des parasites
• 3 catégories
– I. Protistes semblables aux animaux
– II. Protistes semblables aux plantes
– III. Protistes semblables aux champignons
57
20
I. Protistes Semblables aux Animaux
• Protozoaires - “Premier animal”
• Ne possèdent pas de paroi
• Sont hétérotrophe
– Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse
• Sont motiles
• Reproduction majoritairement par fission binaire
58
I. Protistes Semblables aux Animaux
59
Sarcodines – Amibe
Ciliés – Paramécie
Flagellés – Euglène
Sporozoaires – Plasmodium
(Tous des parasites)
II. Protistes Semblables aux Plantes
• Unicellulaire et multicellulaire
• Obtiennent leur énergie par photosynthèse
• Autotrophe - Source de carbone inorganique
• Possèdent une paroi
– Diatomées
– Dinoflagellés
– Algues vertes
– Algues rouges
– Algues brunes60
Unicellulaire
Multicellulaire
21
III. Protistes Semblables aux Champignons
• Moisissures unicellulaires
• Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse
• Hétérotrophe- Source de carbone organique
• Motiles
• Possèdent une paroi
– Ex. Mildiou
• Cause de la Grande Famine en Irlande
61
Domaine Eucarya: Règne Plantae
• Organismes eucaryotes multicellulaires
– Organisés en tissus
– Font la photosynthèse
– Cellules possèdent des parois cellulaires
– Besoin absolu d’oxygène
• Mousses, fougères, conifères, angiospermes, etc.
62
Domaine Eucarya: Règne Animalia
• Multicellulaires
• Absence de paroi
• Organisés en tissus
• Besoin absolu d’oxygène
• Obtention d’énergie: Chimiosynthèse
• Obtiennent leurs nutriments par ingestion
– Éponges, vers, insectes, rotifères, vertébrés
63
22
Historique
64
L’Origine de la Vie – Le Débat?
• 300 av. J.-C. - Aristote
– Croyance que les êtres vivants sont crée de façon spontanée à partir de matière non vivante
– La vie n’est pas nécessaire à la création de la vie
– Inondation des terres au printemps résulte dans des mares d’eaux qui génèrent des grenouilles
– Les viandes laissées à l’extérieur pourrissent et génèrent des mouches
– Récoltes de grains entreposés sous des conditions humides pourrissent et génèrent des souris
– Cette croyance demeure incontestée pour plus de 2000 ans
65
Hypothèse sur l’Origine de la Vie
• Aucune matière ne peut être créée ou détruite
• Tout ce qui existe est le résultat de transformations
• La vie survient de façon spontanée par la transformation d’ingrédients appropriés
– La génération spontanée
66
23
17e Siècle - Jan Baptista Van Helmont
• Recette
– Contenant ouvert avec sous vêtements souillés + blé
– Après 21 jours l’odeur change et le ferment provenant des sous-vêtements réagit avec le blé le transformant en souris adultes
• Des souris des deux sexes sont créées
• Les souris adultes peuvent se reproduire entre elles
67
Conclusion
• Le blé + le ferment des sous-vêtements souillés créent des souris
– La vie peut être créée à partir de matières inertes
• La vie créée de façon spontanée peut aussi propager la vie
68
17e Siècle- Francesco Redi
• Premier à contester l’hypothèse de la génération spontanée
– Question de Redi: d’où proviennent les asticots?
– Hypothèse: les asticots proviennent des mouches
– Expérience:
69
Temps
24
17e Siècle- A. Van Leeuwenhoek
• L’utilisation du microscope lui a permis de voir de la vie invisible à l’œil nu
– Les animalcules
• Premier à observer des microorganismes au microscope– Premier à décrire des bactéries et des protozoaires
70
18e Siècle; Controverse : Needham Vs. Spallanzani
• La question: Quelle est la cause de l’apparition d’organismes vivants dans un bouillon?
– Hypothèse de Needham: Génération spontanée
– Hypothèse de Spallanzani: Les microbes proviennent de l’air. Bouillir le bouillon les tuera
71
Controverse : Needham Vs. Spallanzani
• Expérience
72
Composés essentiels à la génération spontanée sont détruits par la chaleur!?
25
19e Siècle- Louis Pasteur
• Nouvelle théorie : Théorie germinale
– Observation
• Le traitement du lait avec de la chaleur prévient le lait de devenir aigre
• Le traitement à la chaleur prévient la fermentation du vin
– Pasteurisation
– Hypothèse
• Les microorganismes dans l’air tombent et croissent s’ils trouvent un milieu approprié tel que de la nourriture
73
L. Pasteur-Méthode Expérimentale
74
Les microorganismes peuvent atteindre le milieu
Les microorganismes ne peuvent pas se rendre au milieu
L’entrée d’air n’est pas restreinte
L. Pasteur-Méthode Expérimentale
75
Longue période de temps
Bouillir bouillon de culture dans un flacon avec cou de cygne ouvert à l’air ambiant
La poussière et les microorganismes sont piégés dans le cou; n’atteignent pas le bouillonAucune croissance microbienne
Poussière
26
L. Pasteur-Méthode Expérimentale
76
Courte période de temps
Pencher flacon pour que le bouillon entre en contact avec la poussière
Croissance rapide des microorganismes
18 -19e Siècle - Les Maladies
• Il est généralement accepté qu’il existe un lien entre la saleté et les maladies
• Croyance : il y a des mauvaises graines dans l’air appelé miasmes
• Les miasmes qui causent les maladies ont une mauvaise odeur
77
Lister –Père de l’Antisepsie
• Observation:
– Remarque une incidence élevée d’infections des plaies suite aux chirurgies
• Propose que les microorganismes provenant de l’air ambiant sont responsables des infections
• Lister utilise l’acide carbolique, utilisé pour désodoriser les égouts, pour traiter les instruments, les plaies et les pansements
– Observe une réduction marquée dans l’incidence de la gangrène
• Cela à mener à l’application de chirurgies stériles 78
27
Pasteur - Théorie Germinale (suite)
• Si les germes peuvent rendre le vin et la bière mauvais, alors la même chose peut survenir chez les animaux et les humains
– Les germes causent les maladies
• L’industrie française de la soie demande à Pasteur de trouver la cause du taux élevé de mortalité chez les vers de soie
– Pasteur détermine que des germes sont responsables, mais n’a jamais démontré que les germes causent des maladies chez les humains
79
19e Siècle - Robert Koch
• Observation:
– Des amas de bactéries (colonies) de différentes grosseurs, couleurs, et formes croissent sur les tranches de patates à l’air ambiant
80
Colonies
81
• Conclusion:
– Les colonies sont des cultures pures originaires de cellules uniques de différentes bactéries puisqu’une colonie étalée de façon répétée génère des colonies identiques
28
Koch (suite)
• Problème :
– Plusieurs bactéries sont incapables de croître sur les patates!
• Solution :
– Utilise la gélatine comme agent de solidification
– Créa différents milieux solides à partir de liquides tels que le sang
82 82
Koch (suite)
• Désavantages de la gélatine
– Elle est digérée par plusieurs microorganismes
– Est liquide à des températures au-dessus de 28oC
• Solution – L’Agar
– Polysaccharide dérivé d’une algue
– Demeure solide à >37oC
– Fond à 100oC
– N’est pas digéré par la majorité des bactéries
83
19e Siècle- Robert Koch
• Étudie la maladie de l’anthrax qui tue le bétail
• Fait croître la bactérie à partir du sang d’animaux malades en culture pure– Bacillus anthracis
• Observations:– Le sang d’animaux malades transmet la maladie
– Le microorganisme se retrouve seulement chez les animaux malades
– Le microorganisme crû en laboratoire transmet la maladie aux animaux sains
84
29
Robert Koch
• Démontre un lien direct entre des germes spécifiques et une maladie précise:– 1875 – Identifie le germe responsable de l’anthrax
– 1882 – Découvre le germe responsable de la tuberculose (TB)
– 1883 – Découvre le germe responsable du choléra
85
Robert Koch (suite)
• Conclusion: Les microorganismes sont responsables des maladies
– Les pathogènes
• Ces résultats mènent Robert Koch à élaborer des lignes directrices pour l’association d’un microorganisme à une maladie
– Les postulats de Koch
86
Postulats de Koch
• Le microorganisme doit être présent dans tousles cas de maladie, mais absent des organismes sains
• Le microorganisme suspect doit être isolé et cultivé en culture pure
• La maladie doit se développer quand le microorganisme isolé est inoculé dans un hôte sain
• Le même microorganisme doit être isolé à nouveau de l’hôte malade
87
30
Limites des Postulats de Koch
• Ces postulats peuvent-ils être appliqués à tous les microorganismes causeurs de maladie?
– Pas tous les microbes peuvent être crûs en cultures pures
• Ex. Virus
– Pas tous les microbes peuvent être crus en labo
– La même maladie peut être causée par différents microbes
– Certaines maladies sont causées par une combinaison de microbes
88
Limites des Postulats de Koch (suite)
– Les microbes pathogènes peuvent se retrouver dans des individus sains
• Ex. État de porteur
– La maladie (les symptômes) peut survenir après la disparition du microorganisme
• Ex. Réponse immunitaire-maladie auto-immune
– Un hôte compatible n’est pas toujours disponible
• Ex. VIH
– Dilemme éthique
89
Postulats Modifiés pour les Virus
• Le virus doit être isolé de l’hôte malade• Le virus doit être cultivé dans des cellules de
l’hôte• Le pouvoir pathogène du virus doit pouvoir être
éliminé par une filtration• Le virus doit causer une maladie avec des
symptômes semblables à l’original quand il est inoculé dans un hôte compatible
• Une réponse immunitaire contre le virus doit être induite suite à l’infection
90
31
Postulats modernes – Moléculaire
• Fredricks et Relman (1996):
– Une séquence nucléique qui appartient au pathogène putatif devrait être présent dans la plupart des cas de maladie infectieuse et préférentiellement dans les organes ou sites atteints
– Un plus faible nombre ou aucune copie de la séquence associée au pathogène devraient se trouver dans l’hôte ou les tissus qui ne sont pas atteints
– Le nombre de copies de la séquence associé au pathogène devrait diminuer avec la guérison
91
Postulats modernes – Moléculaire
– La détection de la séquence précède la maladie ou le nombre de copies est corrélé à la sévérité de la maladie
– La nature du microorganisme inférée à partir de la séquence devrait être en accord avec les caractéristiques biologiques connue de ce groupe de microorganismes
– La cause microbienne fondée sur les évidences à base des séquences doit être reproductible
92
20e Siècle- Les Agents Antimicrobiens
• Le Dr. Gerhard Domagk découvre que le colorant Prontosil est efficace contre un large éventail de bactéries
– La portion sulfanilamide du Prontosil est responsable de l’action antimicrobienne
93
32
20e Siècle- Les Agents Antimicrobiens (Suite)
• Alexander Fleming découvre un produit naturel d’un champignon qui tue les bactéries
• La Pénicilline
94
Colonie de Penicillium
Croissance inhibée
Croissance bactérienne
La Virologie – Les Virus
• 19e siècle– Charles Chamberland invente un filtre dont les
pores sont plus petits que les bactéries
– Demitri Ivanowsky démontre qu’un extrait d’une plante infectée est toujours infectieux après une filtration avec le filtre de Chamberland
• Conclut que l’agent est une toxine bactérienne
– Martinus Beijerinck (Père de la virologie) démontre que l’agent de Chamberland peut seulement se reproduire dans des cellules
• Appelle l’agent “contagium vivum fluidum” ou contagion vivante
95
L’Immunologie
• Une jeune laitière informe le médecin Edward Jenner qu'elle ne pouvait pas obtenir la variole parce qu'elle avait déjà été malade à partir du virus bovin
• 1796: Edward Jenner inocule une personne avec le virus de la vaccine bovine
– La personne a été protégée contre la variole
• Puisque le virus s’appelle Vaccinia, il nomme la méthode - vaccination
– La protection est appelée immunité96
33
La Microscopie
Les Colorations
97
Les Colorants
• Basique : Chargés positivement– Interagissent avec les groupements négatifs
• Ex. Membranes plasmiques
• Acide : Chargés négativement– Interagissent avec les groupements positifs
• Ex. Le verre
98
Colorations Positives
99
• Coloration du spécimen
34
Colorations Négatives
• Coloration de l’environnement de fond
100
A. Grand bacilleB. Petit bacille
Méthode
• Coloration simple:
– Un seul agent de coloration
– Colorant basique ou acide
– Coloration positive ou négative
– Permets de déterminer la taille, la forme, et l’arrangement des cellules
101
Les Formes Cellulaires
• Coccus:
– Sphères
– Division sur 1,2 ou 3 plans
– Nombre de plans de division donnent différents arrangements
– Arrangements typiques de différents genres bactériens
102
35
Les Cocci (Coccus)
103
Diplococcus(2)
Streptococcus(4-20)
Tétrade(4)
Staphylococcus(4-50)
ArrangementsPlans de division
Les Formes Cellulaires (suite)
• Bacilles :
– Bâtonnets
– Division sur seulement 1 plan
– Arrangements typiques de différents genres bactériens
104
Les Bacilles
105
Diplobacille(2)
Streptobacille(4 -12)
ArrangementsPlans de divisionBacille
(1)
36
Autres Formes Cellulaires
106
Bâtonnets incurvés
Typique des Vibrio
Spirales
Typique des Spirochètes
Coloration Différentielle - Coloration de Gram
• Divise les bactéries en deux groupes en fonction de la composition de la paroi cellulaire
• Gram Négatives & Gram Positives
107Rouge Mauve
Coloration de Gram - Principe
• Utilise une combinaison de deux colorants
– Coloration primaire - Cristal violet
• Mauve
– Coloration secondaire – Safranine
• Rouge
• Gram positif
– La paroi permet de piéger le 1er colorant
• Gram négatif
– La paroi ne permet pas de piéger le 1er colorant
La Paroi - Couches Multiples de Polymères de Peptidoglycanes
148
• Gram négatifs
– 1-2 couches
• Gram positifs
– 10-30 couches
Pontages entre les Polymères de Peptidoglycanes chez les Gram -
149
Acide N-acétylmuramique
N-acétylglucosamine
ala
glu
DAP
alaala
ala
DAP
glu
Acide N-acetylmuramique
N-acétylglucosamine
ala
ala
lys
glu
Acide N-acetylmuramique
N-acetylglucosamine
Pontages entre les Polymères de Peptidoglycanes chez les Gram +
150
Acide N-acetylmuramique
N-acetylglucosamine
ala
glu
lys
alagly
glygly
glygly
51
Assemblage de la Paroi
• Clivage par autolysine
• Sous unités préformées ajoutées
• Pontages créés (transpeptidation)
151
Parois des Bactéries Gram – et +
152
Acide techoïque
Membrane plasmiqueBicouche lipidique
Couche épaissede peptidoglycanes
O-Polysaccharides
Membrane plasmiqueBicouche lipidique
Mince couche depeptidoglycanes
Porines
Phospholipides
LipopolysaccharidesLipide A
Espace périplasmique
Composés qui Agissent sur la Paroi
153
Croissance sans pénicilline
Croissance avec pénicilline
Les Bêta-Lactamines: inhibent la transpeptidation
Les ß-lactamines agissent seulement sur les bactéries en croissance active
52
Composés qui Agissent sur la Paroi
• Le Lysozyme
– Clive les liens ß-1-4 entre la N-glucosamine et l’acide acétyle-muramique
– Mode d’action semblable aux autolysines
– Agit sur les bactéries en croissance ou en absence de croissance
154
Couche LPS
• Caractéristiques :
– Membrane externe seulement chez bactéries Gram négatives
– Lipopolysaccharides impliqués dans le pouvoir pathogène
• Lipide A
– Imperméable aux grosses protéines, polysaccharides et H+
155
Glycocalyx
• Couche de polysaccharides ou polypeptidique qui entoure la cellule– Aussi appelée polysaccharide extracellulaire (PSE)
• Faite à l’intérieur de la cellule puis sécrété• Deux types:
1. Couche visqueuse– Faiblement organisée et attachée
2. Capsule– Hautement organisée et fermement attachée
• Fonctions:• Protège contre l’assèchement• Protège contre la phagocytose• Permet l’adhésion• Résistance à l’environnement
156
53
Glycocalyx - Capsule
• PSE fermement attachée à la paroi cellulaire
• Permet l’adhésion aux surfaces
• Protection contre la phagocytose
– Facteur de virulence
157
Glycocalyx - Couche Visqueuse
• PSE fixé de façon lâche à la paroi cellulaire
• Matrice des biofilms
• Permet l’adhésion aux surfaces
• Protection contre la phagocytose
– Facteur de virulence
– Protection contre les conditions environnementales
• Assèchement
• Antibiotiques
158
Fimbriae
• Minces fibres creuses
• Composées de sous-unités protéiques
• Permettent l’adhésion
• Associées au pouvoir pathogène
159
54
Pouvoir Pathogène des Fimbriaes
160
Motilité Bactérienne
• Glissement
– Petites particules de protéines rotatives (roulement à billes) ou sécrétion de surfactants
• Nage
– Flagelles
• Longs appendices rigides et minces composés d’un polymère d’une protéine; la flagélline
161
Structure du Flagelle
162
Filament FilamentCrochet
Peptidoglycane
Membrane plasmique
Flagelle de Gram positif Flagelle de Gram négatif
Peptidoglycane
Membrane plasmique
Membrane externe
Anneaux d’ancrage
Espace périplasmique
55
Motilité Bactérienne (Suite)
• Vésicules gazeuses-Appareil de flottaison
– Petites structures cylindriques creuses et rigides composées de deux protéines
– Imperméables à l’eau
– Perméables aux gaz atmosphériques
– Retrouvées chez les bactéries aquatiques
– ex. Cyanobactérie
163
Motilité Bactérienne (Suite)
• Magnétosomes-Bactéries Magnétotactiques
– Chaînes de particules magnétites
• Fe3O4
– Chaque particule représente un aimant miniature
– Permettent de s’orienter vers les pôles
164
Anatomie des Cellules Eucaryotes
165
56
Paroi Cellulaire
• Présente chez plusieurs microorganismes eucaryotes
166
DiatoméesLevure Champignons Algues
• Présente chez quelques macroorganismes
• Composés de divers polysaccharides, tels que la cellulose, la chitine et les glucans
Membrane Plasmique
• Même architecture que celle des procaryotes
– Bicouche lipidique
• Problème- Rapport surface/volume plus petit
– Passage moins efficace
– Solution - Contient des stérols
• Cholestérol
• Augmente la fluidité et la perméabilité aux composés non polaire
167
Cytosquelette
• Réseau interne protéique de microfilaments, filaments intermédiaires et microtubules
– Confère la forme cellulaire
– Permet la création de compartiments
– Utilisé pour le transport interne
– Permet la motilité
168
57
Motilité Eucaryote
• Flagelles et Cils
– Cylindres flexibles
– Composés de tubuline
• Extension du cytosquelette
• Recouverts de la membrane plasmique
169
Organites Eucaryotes
• Architecture:
– Compartiments enveloppés de bicouches lipidiques
170
Mitochondrie/Chloroplaste Synthèse d’ATP
Noyau Génome
Appareil de Golgi Transport-Export
Réticulum endoplasmique Synthèse de protéines
Lysosome Digestion
La Nutrition
Macronutriments requis pour la biosynthèse: C,H,N,O,P,S 171
58
Le Carbone
• Requis pour la synthèse de tous les organiques– Glucides
– Lipides
– Protéines
– Acides nucléiques
• Sources– Organiques
• Monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, protéines, lipides, acides nucléiques, phénols, etc.
– Inorganiques• CO2 et CO
172
Le Phosphore
• Requis pour la synthèse des :
– Acides nucléiques
– Phospholipides
– ATP
• Sources:
– Organiques et inorganiques
• La forme inorganique est la plus utilisée
173
L’Azote
• Requis pour la synthèse des:
– Acides aminés
– Acides nucléiques
– Le peptidoglycane
• Sources:
– Organiques: acides aminés
– Inorganiques: NH3, NO3 & N2
174
59
Le Soufre
• Requis pour la synthèse des:
– Acides aminés (Cystéine/Méthionine)
– Vitamines (thiamine et biotine)
• Sources:
– Organiques: acides aminés
• Cystéine et méthionine
– Inorganiques:
• S, SO4
175
L’Hydrogène et l’Oxygène
• Requis pour la synthèse de tous les organiques!!– Glucides– Lipides– Protéines– Acides nucléiques
• Sources: – Organiques:
• Tout composé organique
– Inorganiques: • H2 (Méthanogènes seulement)• H2O (Principalement les autotrophes)
176
Classification Nutritionnelle
• Source de Carbone
– Hétérotrophes :
• Molécules organiques préformées
– Autotrophes:
• Molécules inorganiques– CO2 et CO
177
60
Classification Nutritionnelle (Suite)
• Sources d’énergie– Phototrophes:
• Lumière
– Chimiotrophes: • Oxydation de composés organiques et inorganiques
• Sources d’e-– Organotrophes:
• Molécules organiques réduites
– Lithotrophes: • Molécules inorganiques réduites
178
Types Nutritionnels
• Nomenclature:
– Source de Carbone-d’Énergie-d’Électrons
• Ex. Autotrophes photolithotrophes
• Hétérotrophes photoorganotrophes
• Autotrophes chimiolithotrophes
• Hétérotrophes chimioorganotrophes
179
Besoin de nutriments
• Prototrophes vs. Auxotrophes
– Prototrophe
• Une espèce ou une souche d’un microbe capable de croître dans un milieu minimal qui inclut une source organique ou inorganique de carbone et des sources inorganiques de tous les autres nutriments
– Auxotrophe
• Une espèce ou une souche d’un microbe qui requière un ou plusieurs nutriments organiques (tels qu’acides aminés, nucléotides, vitamines, etc.) pour la croissance
61
Production d’Énergie
• L’obtention d’énergie dépend des réactions d’oxydoréductions
181
Ae-e- A
B Be-e-
A donne des électrons à B (ou réduit B)
B accepte des électrons d’A (ou oxyde A)
Potentiel de réduction ou potentiel redox
• Mesure de la tendance (volonté) d’un composé chimique d’accepter des électrons et donc d’être réduit
– Unité de mesure : Eo (volts)
• Le plus négatif est Eo le plus faible le potentiel d’oxydation
– Plus grande tendance de donner plutôt que d’accepter des électrons
• Le plus positif est Eo le plus élevé le potentiel d’oxydation
– Plus grande tendance d’accepter plutôt que de donner des électrons
182
Redox Vs Énergie
183
ΔEo
Eo: -0.5
Eo: +0.5
A
B
AH + B → A + BH : ΔEo= -1.0 ; Énergie produite
↑Eo = ↑Énergie = ↑d’ATP
A + BH → AH + B : ΔEo= +1.0 ; Énergie investie
62
Production d’Énergie (suite)
• Oxydatif-Respiration
– Aérobie
• O2 utilisé comme capteur final d’e-
– Anaérobie
• Capteur final d’e- inorganique autre que O2 utilisé
• Fermentation
– Capteur final d’e- organique utilisé
184
Métabolismes Énergétique Microbiens
• Sentiers glycolytiques
• Respiration
• Fermentation
• Chiomolithotrophie
• Photosynthèse
185
Sentiers Glycolytiques
• Glycolyse:
– Plus commun des sentiers glycolytiques
– Oxydation partielle du glucose au pyruvate
– Production nette de 2 ATP
– 2 NAD sont réduits au NADH
186
Chacune de ces étapes procède deux fois pour chaque molécule de glucose
63
Respiration
• Caractéristiques
– Pyruvate est complètement oxydé au CO2
– NADH est oxydé au NAD
• Essentielle pour continuer l’opération des sentiers glycolytiques
– Utilise un accepteur d’électron inorganique
• Respiration aérobique: Capteur final d’e- O2
• Respiration anaérobique : Substance inorganique autre qu’O2 utilisée en tant que capteur final
– Ex. nitrate, nitrite, sulfate
– ATP additionnels sont faites
4C
Respiration-Cycle de Krebs
• Sommaire/1 molécule de pyruvate:– Équivalences d’énergie
• 1 ATP
– Équivalences de réduction• 4 NADH• 1 FADH
– Composés d’un carbone• 3 CO2
– Intermédiaires biosynthétiques de 4C• α-kétoglutarate• Succinate• Oxaloacétate
188
Respiration: Chaîne de Transport d’Électrons
• Respiration aérobie:
– Capteur final d’e-: O2
– 3 ATP/NADH
– 2ATP/FADH
• Respiration anaérobie:
– Capteur final d’e- autre que O2
• NO3, NO2, SO4, etc.
189
64
Fermentation
• Caractéristiques
– Pyruvate est réduit à des acides organiques ou alcool
– Capteur final d’e- est organique
– NADH est oxydé au NAD:
• Essentielle pour continuer l’opération des sentiers glycolytiques
– O2 n’est pas requis
– Aucun ATP additionnel de faits
– Des gaz (CO2 et/ou H2) peuvent être relâchés
Fermentation - Lactique
191
• Capteur d’électron organique - Pyruvate• Régénération de NAD +
Fermentation - Éthanolique
192
• Capteur d’électron organique - Acétaldéhyde• Régénération de NAD +
– Possèdent un métabolisme oxygène-dépendant et un métabolisme oxygène-indépendant
• Anaérobies stricts ou obligatoires:– L’oxygène n’est pas utilisé ni toléré; ne peuvent pas
survivre en présence d’oxygène
211
La Température
212
• Les microorganismes sont poikilothermique– Ne contrôlent pas leur température
• Différentes espèces ont différents optimums
pH
213
72
Contrôle du pH
• Perméabilité sélective de la membrane
• Antiporteurs K+/H+ ou Na+/H+
• Tampons protéiques
• Chaperons
• Excrétion de déchets acides ou alcalins
214
Activité de l’Eau (aw)
215
• Mesure de la disponibilité d’eau
– aw : 1% de l’humidité relative
aw (Externe) aw (Interne)
Pourquoi?
Extérieur Intérieur Eau
Soluté
216
73
Osmose – Diffusion de L’eau
217
Contrôle de l’aw
• Contrôle de la concentration interne de solutés compatibles:
– Soluté qui permet le métabolisme même quand sa concentration interne est élevée
• Acides aminés, glucides
218
219
74
Le Suffixe “phile” Vs “tolérant”
• -phile• Suffixe “phile” décrit condition optimale où le microbe
peut croître à une vitesse maximale– Ex. Thermophile: la croissance du microbe se fait à vitesse
maximale à une température élevée et non faible
• -tolérant• Suffixe “tolérant” décrit une condition non optimale où
le microbe peut survivre– Il n’y a pas de croissance ou la croissance se fait à une vitesse
réduite
» Ex. Thermotolérant: le microbe survit à des températures élevées, mais préfère des températures plus faibles
220
La Croissance Bactérienne
221
Croissance Bactérienne
• Augmentation du nombre de cellules
• La bactérie se reproduit par fission binaire
– (12, 24….2n)
• Les mesures de la croissance représentent des suivis des changements dans le nombre total de cellules ou de la masse des cellules
222
75
Fission Binaire
• Reproduction asexuée
– Réplication d’ADN élongation cellulaireformation du septum septum complété et formation de la paroi séparation cellulaire et formation de cellules filles
• La quantité de toutes les molécules double : protéines, ADN, ARN, lipides pour les membranes, matériaux de la paroi, etc.
• Tout est distribué de façon quasi égale
223
Un
e g
én
éra
tio
n
ADN
Réplication
ADN
Élongation
cellulaire
Formation du septum
Formation du
septum complété et
synthèse de la
paroi
Séparation des cellules224
Croissance en Culture Discontinue (Batch)
• Système FERMÉ
– Aucun ajout de nouveaux nutriments
– Pas d’élimination des déchets
– Les cellules ne sont pas retirées
• Ex. Production de yogourt, fermentation de la bière, infection sanguine
• La densité cellulaire augmente jusqu’à ce que quelque chose devienne limitant
225
76
Profil de Croissance en Culture Discontinue
226Temps
Inoculation (Temps = 0)
Log
10
du n
om
bre
de c
ellu
les
Latence Exponentielle Stationnaire Mortalité
Phase de Latence ou d’Adaptation
• Aucune augmentation dans le nombre ou la masse de cellules
• Synthèses de composantes requises pour la croissance dans un milieu donné
– Adaptation métabolique
227
Phase Exponentielle ou Logarithmique
• Développement et division cellulaire à vitesse maximale
• Le nombre et la masse cellulaire doublent à des intervalles réguliers
• Population en équilibre physiologique et biochimique
• Nombre et la masse de cellules augmente par un facteur exponentiel (2n)
– n = nombre de division ou de générations228
77
Division Exponentielle
229
2e doublement
3e doublement
4e doublement
Nb final de cellules (N) = nombre initial de cellules (N0) X (2n)
n = nombre de générations
1er doublement
Division Exponentielle
Temps (h)
Nombre de générations (n)
Nombre de cellules (N)
Temps(h)
Nombre de générations (n)
Nombre de cellules (N)
0 0 1 (20) 4.5 9 512 (29)
0.5 1 2 (21) 5 10 1024 (210)
1 2 4 (22) 5.5 11 2048 (211)
1.5 3 8 (23) 6 12 4096 (212)
2 4 16 (24) 6.5 13 8192 (213)
2.5 5 32 (25) 7 14 16384 (214)
3 6 64 (26) 7.5 15 32768 (215)
3.5 7 128 (27) 8 16 65536 (216)
4 8 256 (28) 8.5 17 131072 (217)
230
Paramètres de Croissance Logarithmique
• Temps de génération: g
– Temps requis pour que le nombre de cellules double
• g = Δt/n
• Nombre de division : n
– Nombre de fois que le nombre de cellules double
• N = No (2n)
• Taux de croissance: µ
– Taux auquel le nombre de cellules change en fonction du temps
• µ = ln2/g231
78
Calcul
• Après 4 h de croissance une culture d’E.colipasse de 100 cellules à 6.6 X 106 cellules
– Quel était n pour la période de 4h?
– Quel est le temps de génération?
– Quel est le taux de croissance
232
Calcul
• E. coli a un temps de génération de 20 minutes. Si vous commencez avec 1 cellule d’E. coli combien en aurez-vous après 2 heures?
• Après 5 heures?
233
Calcul
• Si vous commencez avec une cellule, combien de cellules aurez-vous après 4 générations?– No= Nombre de cellules initiales
– N = Nombre de cellules après n générations
– n = nombre de générations• Formule : N= No(2n)
• N = 1 (24) = 16 cellule
• Combien de cellules auriez-vous si vous aviez commencé avec 100 cellules?
• Combien de cellules auriez-vous après 5 générations si vous aviez commencé avec 100 cellules?
234
79
Paramètres de Croissance à partir d’un Graphique
235
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
0 2 4 6 8 10
No
mb
red
e ce
llule
s
Temps (h)
Tracé Arithmétique
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 2 4 6 8 10
No
mb
red
e ce
llule
s
Temps (h)
Tracé Logarithmique
Paramètres de Croissance à partir d’un Graphique
236
Tous les paramètres de croissance doivent être déterminés à partir de la phase logarithmique!Dans ce cas-ci, entre 40-190 min.
Lecture d’une échelle logarithmique
237
Quelle est cette valeur?
106 107 108 109
1 2 3 4 5 6 7 8 9
80
Déterminer le Temps de Génération
238
Méthode 1:• Choisir deux points qui représentent
un doublement du nombre de cellules
• Ex. 10 et 20• Déterminer l’écart de temps
Méthode 2:• Choisir n’importe quel deux-points et
déterminer les coordonnés. (Nombre de cellule et temps)
• Calculer n pour l’écart de temps• Calculer g: Δt/n
g
Phase Stationnaire
• Arrêt de la croissance cellulaire
• Population n’est plus en équilibre
• Arrêt en raison d’un manque de nutriments, d’oxygène ou à une accumulation excessive de déchets, etc.
• Représente le rendement de croissance maximal sous les conditions données– Yg : Masse de microorganismes formés/Masse (g) de
substrat consommé
– Ym: Masse de microorganismes formés/mole de substrat consommé
239
Phase de Mortalité
• Perte de viabilité exponentielle en raison d’un manque de nutriments ou d’une exposition prolongée à des déchets
• Pas nécessairement une perte de masse
240
81
Mesures de Croissance
• Énumération des Microorganismes
– Abondance relative
• Mesures de turbidité
– Comptes directs
• Comptes absolus
– Comptes viables
• Nombre absolu des bactéries en croissance
241
Mesure de la Turbidité
• Mesure la quantité de lumière qui peut traverser un échantillon
• Le moins de lumière qui traverse l’échantillon le plus dense est la population
• Mesure la densité optique ou le pourcentage de transmission
242
Mesure de la Turbidité
• Spectrophotomètre (A600):
– Mesure de la Densité Optique (D.O.)
243
Lumière
600nm
Détecteur…. lecture
Lecture différente
82
244
0
2.0
1.0
D.O. 600nm % Transmission
100
0
50
Densité cellulaire
245
•Avantages:
– Rapide
• Désavantages:
– Mesure relative
– Ne distingue pas vivant de mort
– Ne distingue pas bactéries de détritus
– Ne distingue pas entre différents types de microbes
Comptes Directs
• L’échantillon à être énuméré est appliqué à une lame d’hématimètre qui retient un volume fixe dans une cellule de comptage
– Le nombre de cellules est compté
– Le nombre de cellules dans le volume donné est déterminé
246
83
Hématimètre
• Cette lame possède 2 cellules de comptage indépendantes
247
Déterminer le Compte Direct
248
• Compter le nb de cellules dans 3 carrés indépendants
– 8, 8 et 5
• Faire la moyenne
– (8 + 8 + 5)/3 =7
– Donc 7 cellules/carré
Déterminer le Compte Direct (suite)
249
• Calculer le volume d’un carré:
= 0.1cm X 0.1cm X 0.01cm= 1 X 10-4cm3 ou ml
• Diviser le nb moyen de cellules par le volume d’un carré
– Donc 7/ 1 X 10-4 ml = 7 X 104 cellules/ml
1mm
1mmProfondeur: 0.1mm
84
• Avantages:
– Rapide
– Culture pas nécessaire
– Aucune info préalable nécessaire
• Désavantages:
– Ne distingue pas vivant de mort
– Difficile de distinguer bactéries de détritus
250
Problème
• Un échantillon est appliqué à une lame d’hématimètre dont les cellules de comptages ont les dimensions suivantes: 0.1mm X 0.1mm X 0.02mm et qui possèdent 100 carrés. Des comptes de 6, 4 et 2 cellules ont été faits dans trois carrés indépendants.
– Quel est le volume d’une cellule de comptage?
– Quel est le volume d’un carré?
– Quel est le nombre de cellules par millilitre dans l’échantillon?
251
Comptes Viables
• Cellule viable: une cellule capable de se diviser et de générer une population (ou colonie)
1. Un compte viable est fait en diluant l’échantillon original
2. Étaler des échantillons des dilutions sur un milieu de culture approprié
3. Incuber sous les conditions appropriées pour permettre la croissance
• Des colonies sont formées
4. Les colonies sont comptées et le nombre original de cellules viables est déterminé en fonction de la dilution
85
Dilution d’un Échantillon de Bactéries
Dilution d’un Échantillon de Bactéries
Dilution d’un Échantillon de Bactéries
86
Dilution d’un Échantillon de Bactéries
Dilution d’un Échantillon de Bactéries
5672 57 4
Comptes Viables
• Le nombre total de cellules viables est indiqué en tant qu’Unité Formatrice de Colonies (UFC) plutôt que nombre de cellule
– Chaque colonie est originaire d’une unité formatrice de colonie (UFC)
– Une plaque avec 30-300 colonies est choisie
– Calcul:
• Nombre de colonies sur la plaque X la réciproque de la dilution (facteur de dilution)= Nombre d’UFC/mL
– Ex. 57 UFC X 106 = 5.7 X 107 UFC/mL
258
87
259
• Avantages:
– Dénombre les microorganismes viables
– Peut distinguer différents microorganismes
• Désavantages:
– Pas de milieu universel
– Nécessite la croissance du microorganisme
– Seulement les cellules vivantes génèrent des colonies
– Des amas ou des chaînes de cellules génèrent une seule colonie
Compte Viable
Contrôle de la Croissance Microbienne
Les Désinfectants et Antiseptiques
260
Méthodes
• Trois approches pour le contrôle de la croissance microbienne– Chimique
• Désinfectants et antiseptiques
– Physique• Chaleur
• Ultraviolets
• Irradiations
– L'élimination mécanique• Nettoyage
• Filtration261
88
Terminologie
• Nettoyage
– L'élimination des souillures adhérentes visibles (le sang, les protéines et les débris), de la poussière ou des autres corps étrangers par un processus manuel ou chimique
• N’implique pas la présence ou l’absence de microorganismes
– Propreté Stérilité
262
Désinfection
• L’utilisation d’agents chimiques ou physiques pour tuer ou inhiber la croissance des microorganismes
– Désinfectants
• Produits chimiques utilisés pour des objets inanimés
– Antiseptiques
• Produits chimiques utilisés sur des tissus vivants
– Germicides
• Produits chimiques qui peuvent être appliqués sur des choses animées (vivantes) ou inanimées
263
Autres Définitions
• Contamination
– Contaminant:
• Présence non intentionnelle d’un microorganisme
– Décontamination:
• Opération visant à réduire ou éliminer un contaminant
– Sanitaire: Réduire le niveau de contamination microbienne pour prévenir la transmission dans les établissements publics
– Bactéricide, fongicide, et virucide contre les virus enveloppés
– Inefficaces contre les spores et virus nus
280
Évaluation de l’Efficacité d’un Désinfectant
• Test de suspension quantitatif
– Des comptes viables sont faits sur un microbe test exposé à un agent chimique
– Le nombre de survivants (B) et compté puis compare au compte original de l’inoculum (A)
• Effet Microbicide (EM) = Log (A) - Log (B)
• EM = 1 → Mortalité de 90% du nombre initial
• EM = 2 → Mortalité de 99%
– L’exigence généralement acceptée est:
• EM ≥ 5 →99.999% des microbes sont tués
281
• Test du coefficient du phénol
– La puissance d’un désinfectant est comparée à celle du phénol
– La dilution la plus élevée qui tue les bactéries après une exposition de 10 minutes est utilisée pour calculer le coefficient du phénol
– Le plus élevé est le coefficient du phénol le plus efficace est le désinfectant
282
Évaluation de l’Efficacité d’un Désinfectant
95
Évaluation de l’Efficacité d’un Désinfectant
• Test du coefficient du phénol (Suite)
– L'inverse de la dilution appropriée du désinfectant testé est divisé par celui du phénol pour obtenir le coefficient
• Ex.: Dilution du phénol = 1/90 et la dilution maximale effective pour le désinfectant X = 1/450
– Coefficient du phénol = (450) ÷ (90) = 5
– L’agent X est donc 5X plus efficace que le phénol
283
Contrôle de la Croissance Microbienne
Méthodes Physiques: Stérilisation
284
Définition
• Stérilisation– Tuer ou retirer toutes les formes de vie
microbienne (y compris les endospores) • La méthode la plus couramment utilisée pour la
stérilisation est l’utilisation de la chaleur
• Stérilisation commerciale– Traitement thermique qui tue les endospores de
Clostridium botulinum, l'agent causal du botulisme, dans les aliments en conserve
• Ne tue pas les endospores des bactéries thermophiles qui ne sont pas pathogènes
285
96
Modes de Stérilisations à la Chaleur
• Chaleur humide
– Tue les microbes par la dénaturation des protéines
• Ébullition (100oC)
• Pasteurisation (65 - 140oC)
• Autoclave (121oC)
• Chaleur sèche
– Tue par oxydation
• Four Pasteur (121 - 250oC)
• Incinération (870 - 1200oC)
286
Ébullition
• 10 minutes à 100oC au niveau de la mer
– Tue les formes végétatives de bactéries pathogènes
– Tue la majorité des virus et des spores des champignons
– Endospores et certains virus ne sont pas détruits
• Virus de l'hépatite: Peut survivre jusqu'à 30 minutes
• Endospores: Peuvent survivre jusqu'à 20 heures ou plus
287
Pasteurisation
• Utilisé pour les boissons
• Tue les agents pathogènes sans altérer la saveur de la nourriture
– Ne stérilise pas
– Pasteurisation classique
• 63oC pendant 30 secondes
– Pasteurisation HTST
• 72oC pendant 15 secondes
– Pasteurisation UHT
• 140oC pendant 3 sec. sous vide288
97
Autoclave
• Utilise de la chaleur humide sous pression
• Température de 121oC à deux fois la pression atmosphérique
• Tous les organismes et les endospores sont tués en 15 minutes
289
Stérilisation à la Chaleur Sèche
• Four Pasteur – Température 121 à 250oC
– Temps d’expositions longues (2-12 heures)
– Pas recommandé pour composés chimiques
– Peut être utilisé pour certains verres et métaux
• Incinération– 870 à 1200oC
– Brûle et détruit physiquement
– Utilisée pour les aiguilles, le verre, les cadavres, etc.
290
Paramètres de la Mort par la Chaleur
• Point thermique de mortalité (PTM)
– Température la plus basse à laquelle toutes les bactéries sont tuées en 10 minutes
• Durée thermique de mortalité (DTM)
– Durée de temps requise pour tuer toutes les bactéries à une température donnée
• Temps de réduction décimale (TRD – valeur D)
– La durée de temps requise pour tuer 90% d’une population microbienne
291
98
Profil de Mortalité Thermique
• La mort est exponentielle
– N’est donc pas possible d’atteindre zéro
• Normes établies:– PTM et DTM: < 1 cellule
– Stérilité en laboratoire: 10-6 cellules ou spores
– Stérilité alimentaire: 10-12 cellules ou spores
292
0
50000
100000
150000
0 5 10 15 20
No
mb
re d
e ce
llule
s
Temps (Min.)
Profil Arithmétique
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 5 10 15 20
No
mb
re d
e ce
llule
sTemps (Min.)
Profil Logarithmique
Paramètres de Mortalité
• Temps de réduction décimale (D)
– Temps requis pour obtenir une réduction d’un log ou un facteur d’inactivation (N/N0) de 10
– Formule: Log (N/N0) = t/D
• T: durée de temps
• N: nombre de cellules qui ont survécu
• No: nombre de cellules initiales– No/N: Facteur d’inactivation
293
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 5 10 15 20
No
mb
re d
e ce
llule
s
Temps (Min.)
Profil Logarithmique
Calculs de la Mortalité
• Constante de mortalité (k)
– Taux de mortalité
• Pente négative
– Formule: -kt = ln No/N
• T: durée de temps
• N: nombre de cellules qui ont survécu
• No: nombre de cellules initiales– No/N: Facteur d’inactivation
294
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 5 10 15 20
No
mb
re d
e ce
llule
s
Temps (Min.)
Profil Logarithmique
99
Exemple
• Un traitement à 100oC pour 1h permet de réduire une population bactérienne de 108 à 102 cellules
– Quel est le facteur d’inactivation accompli
– Quel est le taux de mortalité?
– Combien de temps serait requis pour réduire la population à 102
– Quel serait le DTM?
295
296
Déterminer D à partir d’un Graphique
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
No
mb
red
e ce
llule
s
Temps (Min.)
Tracé logarithmique
Résistance Relative des Microorganismes
• Valeur Z
– Changement de température requis pour changer la valeur D d’un log
– Changement de température requis pour changer la valeur D d’un facteur 10
– Formule: │ Z │ = (T1-T2)/(logD1-logD2)
• T: Température
• D: Temps de réduction décimal
297
100
Déterminer Z à partir d’un Graphique
298
Relation entre D et Z
• Si Z =10oC
– Chaque changement de température d’un incrément de 10oC change la valeur D par un log
– Donc si D à 110oC = 10 minutes
• À 120oC serait = à 1 minute
• À 130oC serait = à 0.1 minute
• À 140oC serait = à 0.01 minute
– Quelle serait la valeur D à 80oC?
299
Problème
• La valeur Z d’un organisme est de 2oC. Si 18 min sont requises à 75oC pour réduire la population de 109 à 106; à quelle température est-ce que cet organisme devrait être assujetti pour arriver au même résultat en 10.8 secondes?
300
• 18 minutes = 1080 secondes– Donc pour passer de 1080 à 10.8= 2 log
– 2 log = 2Z = 4oC – Puisqu’on veut réduire le temps, on doit
augmenter la température de 4oC– Donc 75 + 4 =79oC
101
Point de Mortalité Thermique (PMT)
• Température minimale pour réduire à moins qu’une bactérie en 10 minutes
• Ex. Quel est le PMT d’une culture qui contient 108 cellules?– Calculer facteur d’inactivation désiré : 108/0.99 = 108
– Calculer le nombre de réductions décimales désirées : 8D
» Donc 8D = 10 minutes ou D = 1.25 minute
– Déterminer d’après le graphique du niveau de sensibilité la température qui correspond à la valeur D désirée
301
Déterminer le PMT
• Désire une valeur D égale à 1.25minutes
– D’après le graphique ceci correspond à une température minimale de…
• ~ 117oC
302
Stérilisation par Rayonnement
• 3 types de rayonnement tuent les microbes
1. Rayonnements ionisants
• Rayonnements ionisants : rayons gamma et rayons X– Provoquent des mutations dans l'ADN
– Utilisés pour stériliser les produits pharmaceutiques et fournitures médicales jetables
2. La lumière ultraviolette
• Endommage l'ADN et provoque des mutations
• Utilisé pour stériliser les surfaces– Ex. Salles d'opération
303
102
Stérilisation par Rayonnement
3. Rayonnements micro-ondes:
• Causent le réchauffement des molécules d'eau– Peuvent tuer les cellules végétatives dans les aliments humides
– Endospores, qui ne contiennent pas d'eau, ne sont pas endommagées
– Inefficaces sur les aliments solides
» Pénétration inégale
304
Filtration
• Principe d’exclusion à l’aide de filtres
– Élimination des microbes par le passage d'un liquide ou d’un gaz à travers un filtre dont la taille des pores empêche le passage…
• Bactéries : pores de 0.22 et 0.45µm– Ne retient pas les mycoplasmes et les virus
• Virus : pores de 0.01µm
305
Filtration
• Utilisée pour stériliser les matériels thermosensibles
– Vaccins, enzymes, antibiotiques, et certains milieux de culture
– Filtre haute efficacité pour les particules de l'air (HEPA)
• Utilisé dans les salles d'opération pour éliminer les bactéries de l'air
306
103
Contrôle de la Croissance Microbienne
In Vivo: l’Antibiothérapie
307
Les Drogues Antimicrobiennes
• Antibiotique ou Antibactérien
– Contre les bactéries
• Antifongique
– Contre les champignons
• Antiviraux
– Contre les virus
308
Les Drogues: Les Antibiotiques
• Définitions:
– Littérale: Anti (contre) biotique (la vie )
– Ancienne déf.: Tout composé fabriqué par un microorganisme qui inhibe ou tue les bactéries
– Nouvelle déf.: Tout composé qui inhibe ou tue les bactéries
309
104
Caractéristiques Désirées
• Toxicité sélective élevée
– Doit tuer ou inhiber l’organisme ciblé avec un minimum d’effets dérisoires sur l’hôte
• Pénicilline: (Toxicité sélective élevée)– Cible la paroi cellulaire
• Cyanure: (Toxicité sélective faible)– Cible transport d’e- des eucaryotes/procaryotes
310
Caractéristiques Désirées (suite)
• Dose toxique ou létale élevée (DL50)
– Concentration de l’agent qui est toxique pour l’hôte
• Pénicilline: (3 000 mg/Kg)
• Arsenic: (15 mg/Kg)
311
• Dose thérapeutique faible
– Concentration de l’agent nécessaire pour le traitement clinique d’une infection
• Pénicilline : 12.5 mg/Kg
• Ail : 300 mg/Kg
L’Indice Thérapeutique
• Dose toxique/Dose thérapeutique
– Désire un indice thérapeutique?
Élevée
312
105
Spectres d’Actions
• Étroit:
– Efficacité restreinte à certains types de microorganismes
• Ex. Agit seulement contre les Gram -
• Large:
– Efficace contre une grande diversité de microorganismes
• Ex. Agit sur les Gram + et -
313
Cibles des Antibactériens
314
Traduction
Transcription
A B Métabolisme
Les sulfamides
Synthèse des protéinesLes aminoglycosidesLes macrolidesLes tétracyclinesLe chloramphénicol
Synthèse d’ARNLes macrolides
Synthèse d’ADNLes quinolones
Membrane plasmiqueLes polymixines
Synthèse de la paroiLes ß-lactaminesBacitracineVancomycine
Modes d’Action
315
• Bactéricide
– Tue
– Irréversible
• Bactériolytique
– Tue
– Lyse cellulaire
– Irréversible
Temps
Compte direct
Compte viable
#
• Bactériostatique
– Inhibe croissance
– Non létal
– Réversible
106
Les Bêta-Lactamines
• Classe d’antibiotiques qui possèdent un anneau de bêta-lacatmine
• Bactériolytiques
• Inhibent la synthèse de la paroi cellulaire
• Inhibe la transpetidation
– Agissent seulement sur bactéries en croissance! 316
Les Bêta-Lactamines
317
Pénicillines
Carbapénèmes
Céphalosporines
Monobactames
Les Pénicillines & Céphalosporines
• Pénicilline naturelle – pénicilline G– Spectre étroit; efficace seulement contre les Gram
positifs
• Aminopénicilline – ampicilline et amoxicilline– Spectre large; efficace contre Gram positif et négatif
• Céphalosporines – Ex. Cefepime & Ceftazidime
– Développées pour avoir un spectre d’action plus large que les pénicillines
318
107
Les Monobactames & Carbapenems
• Monobactames
– Spectre très étroit; inutile contre les Gram positifs et les anaérobies
• Carbapénemes – dernière génération des bêta-lactamines
– Spectre très large
– Efficace contre Gram positifs, négatifs, anaérobies et aérobies
• 108 cellules sont infectées à une M.I.=0.0001. Après un cycle infectieux il y avait 106 virus
– Combien de cellules se font infectées?
• M.I. X Nbre de cellules = 0.0001 X 108 cellules = 104
– Quel est le rendement cellulaire?
• Nbre de virus/Nbre de cellules infectées = 106/104 = 100
– Quelle sera la M.I. au deuxième cycle?
• Nbre de virus après 1er cycle/Nbre de cellules non infectées
• 106/(108- 104)= 106/108 = 0.01
409
Énumération et Typage des Virus
• Compte direct– Détermine nombre de virus totaux
• Essai de plages– Détermine nombre de virus infectieux
• Essai d’hémagglutination– Détermine nombre total de virus
– Possible seulement avec les virus hémagglutinants• Qui possède l’hémmaglutinine – Ex. influenza
• Infectieux et non infectieux
• Essai d’inhibition d’hémagglutination– Typage antigénique des virus hémagglutinants
410
Comptes Directs
• Coloration négative
• Microscopie électronique
• Ne distingue pas les particules infectieuses des particules non infectieuses
• Utile pour les virus qui ne peuvent pas être crus en laboratoire
• Utilise des billes à une concentration connue pour estimer le volume du champ de vision
411
138
Comptes Directs Viraux
412
Ajouter billes
(104/mL)
Observer au microscope
10 billes dans un champ
Donc un champ = 1µL21 virus dans un champ
Donc 21 virus/1µL = 2.1 X 104 virus/mL
Essai de Plages
• Infecter monocouches de cellules ou tapis bactériens avec différentes dilutions de virus
• Déterminer le nombre de plages pour chaque dilution
– Chaque plage est le résultat d’une seule cellule infectée par une seule particule virale
• 1 UFP
413
Les Plages
• Effet cytopathique localisé
– Lyse cellulaire
• Chaque plage représente un foyer d’infection
– Chaque foyer d’infection est initié par une cellule infectée
414
139
Essai de Plages
415
Mélanger avec quantité constante de cellules
permissive
virus
Dilution finale:
1/10
1/10 1/101/101/101/10
Dilutions en séries de facteurs 10
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml
36 UFP pour 0.1ml d’une dilution de 10-4
Conc. originale = 36UFP/0.1ml X 104 = 3.6 X 106 UFP/ml
Lyse confluente 36 4 0
Essai d’Hémagglutination
• Mesure de la quantité minimale de virus requise pour agglutiner tous les globules rouges
– 1 unité d’hémagglutination (UHA)
416
Hémagglutination complète
Hémagglutination partielle
Pasd’hémagglutination
≥1UHA < 1UHA 0 UHA
Essai d’Hémagglutination
417
Mélanger avec quantité constante de globules
rouges
Vue du côté
Vue du haut
virus
Dilution finale:
1/8
1/2 1/21/21/21/2
Dilutions en séries de facteurs 2
1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256
0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml
Échantillon le plus dilué avec hémagglutination complète = 0.1ml de 1/32 = 1UHAConc. originale = 1 UHA/0.1 X 32 = 320 UHA/ml
140
Essai d’Inhibition d’Hémagglutination
418
Hémagglutination
Virus
Virus lient GR
+
Hémagglutinationinhibé
Virus + Anticorps
Ac lient le virus
Virus ne peut pas lier GR
+
Des Virus à la Portée de TousPapilloma Humain, Influenza et le Virus
d’Immunodéficience Humain419
Papillomavirus Humain
• Petit virus nu– 51 types connus
• Types 6, 11, 16 et 18 sont plus communs
• Tropisme:– Cellules épidermiques en différentiation
• Récepteur:– Inconnu
• Génome ADN double brin– Seulement 6 gènes
420
141
Cycle Infectieux du VPH
1. Attachement au récepteur cellulaire2. Endocytose3. Pénétration du virus enveloppé dans le noyau4. Fusion, dénudation et décapsidation5. Transcription et synthèse de protéines précoces
• Protéines régulatrices non structurales6. Recrutement et modification de l’ADN polymérase
de l’hôte7. Réplication du génome viral8. Transcription et synthèse de protéines tardives9. Assemblage de la capside10. Empaquetage du génome11. Lyse cellulaire et relâchement
421
422
L’Influenza
• Virus enveloppé
• Trois types– A, B et C
• Tropisme:– Cellules épithéliales du tractus respiratoire
• Intégrase– Permet l’intégration du génome viral au génome cellulaire
• Protéase virale– Permet la maturation des polyprotéines virales
432
145
Cycle Infectieux du VIH
1. Attachement de gp41/120 a CD42. Fusion de l’enveloppe à la membrane cellulaire3. Dénudation et décapsidation4. Réplication et intégration du génome d’ADN viral5. Transcription d’ARNm par la cellule6. Traduction de polyprotéines par la cellule
– gag, pol et env7. Maturation des polyprotéines par la protéase
– gag → Protéines de la capside– pol → Transcriptase inverse et intégrase– env → gp120 et gp41
8. Assemblage de la capside9. Empaquetage du génome10. Bourgeonnement et relâchement
433
Cycle Infectieux
434
GP120
AttachementCD4
Pénétration
Fusion
Décapsidation
Transcription inverseADNcADN double brin
435
Intégration
Transcription
Assemblage
146
436
Drogues Antivirales
• Plusieurs antiviraux sont des prodrogues
– Elles doivent être phosphorylées par des enzymes virales ou cellulaires afin d’être activées
• Doivent agir contre une fonction essentielle du virus
• Doivent avoir une toxicité acceptable pour l’hôte
437
Drogues Antivirales
• Conçues pour inhiber des fonctions essentielles au cycle viral
– Entrée
• Attachement
• Pénétration
– Dénudation
– Réplication
– Maturation des protéines
– Assemblage
– Relâchement438
147
Drogues Antivirales
• Les antiviraux courants n’ont pas d’effets sur les virus qui ne se reproduisent pas!
• Une réponse immune de l’hôte est essentielle pour un rétablissement d’une infection virale
439
Antiviraux Courants
• Analogues nucléosidiques des purines ou des pyrimidines
440
Antiviraux Courants
• Inhibiteurs de la dénudation
– Ex. Amantidine
• Inhibe protéine M2 de l’influenza
• Inhibiteurs du relâchement
– Ex. Oseltamivir (Tamiflu)
• Inhibe neuroaminidase de l’influenza
• Inhibiteurs de la maturation protéique
– Inhibiteurs de protéases virales (IP)
• Ex. Atazanavir
441
148
Les Antiviraux
• Caractéristiques indésirables associées aux antiviraux:
– Toxicité sélective faible
– Dose thérapeutique élevée
– Dose toxique faible
– Indice thérapeutique faible
442
Viroïdes
• ARN circulaire simple brin qui code pour une seule protéine
• Aucune coque protéique
• Répliqué par pol. ARN ARN dép.
• Infecte principalement les plantes
• Une forme connue chez les humains
– Hépatite D
• Requière coïnfection par l’hépatite B
443
Prions
• “Protéines infectieuses”
• Protéines normales (PrPc) sont converties à une configuration alterne par le contact avec des protéines prions (PrPsc)
• Pas d’ADN ou d’ARN
• Maladies héréditaires et transmissibles
– Encéphalopathies spongiformes
• Maladie tremblante du mouton, maladie de Creutzfeldt-Jakob, Kuru, maladie de la vache folle
444
149
Immunologie
Le Système Immunitaire
445
L’Immunité
• Tous les mécanismes utilisés pour protéger le corps humain d’entités étrangères – Les antigènes– 3 lignes de défense :
• 1re - Les Barrières– Système inné – aucune éducation
– Actif en tout temps
– But: Prévenir l’entrée
• 2e –Système phagocytaire– Système inné – aucune éducation
– Prévenir la propagation
– Détruire l’entité étrangère
– Recruter et activer la 3e ligne
• 3e - La réponse acquise ou adaptative– Doit être éduqué – peut apprendre
– Destruction/Neutralisation spécifique de l’entité
– Prévenir les invasions futures - mémoire446
Caractéristiques des Deux Systèmes
Inné
• Antigène indépendant
• Immédiat
• Non spécifique à l’antigène
• Pas de mémoire immunologique
Acquis
• Dépendant d’antigène
• Période de Latence
• Spécifique à l’antigène
• Mémoire immunologique
447
150
Cavité céphalique
Cavité thoracique
Cavité abdominale
Cavité pelvienne
La 1re Ligne - les Barrières
• Prévenir le passage à l’intérieur
– L’intérieur est stérile à moins d’une infection
• Toutes les cavités représentent l’intérieur chez l’homme
• Toutes les cavités, sauf pour la cavité pelvienne, représentent l’intérieur chez la femme
• Le tractus gastro-intestinal et une partie du tractus respiratoire sont externes
448
Les Barrières - la Peau
449
Physique• Cellules kératinisées
épaisses
• Desquamation des cellules
Chimique• Concentration élevée de sel
• Acides gras inhibent la croissance bactérienne
• Défensines-antibiotiques peptidiques
• Faible pH
• Antimicrobiens générés par la microflore
Les Barrières - l’Oeil
450
Physique
• Larmes
– Lavage /élimination
Chimique
• Larmes-Lysozyme
• Lactoférrine
– Protéine qui lie le fer
• Faible aw
151
Les Barrières – Voies Respiratoire et Gastrointestinale
451
Physique
• Poils et cils nasaux
– Action de filtration
• Sécrétions muqueuses
– Piègent les particules
• Escalier mucociliaire
• Éternuements et toux
• Sécrétions de surfactants par les cellules A
– Préviennent l’attachement
Chimique
• Lysozymes
• Lactoférrine
• Peptides antimicrobiens
• Thiocyanate sécrété par les glandes salivaires
• Acides gastriques
• Sels biliaires
• Enzymes digestives
• Microflore
Les Barrières - La Flore Naturelle
• Microorganismes retrouvés à des sites spécifiques chez des individus sains
– Toutes les surfaces externes sont colonisées
– Compétition contre les pathogènes
– Sources d’organismes pathogènes (Opportunistes)
– Stimule le système immunitaire
• Stimule la production d’anticorps contre des épitopespartagés par les pathogènes
452
Le Système Inné - 2e Ligne
• Cellules et substances sériques prédisposées pour l’attaque immédiate des antigènes
– Cascade du complément alterne
– Cellules sanguines – Leucocytes
• Cellules polymorphonucléaires – Granulocytes
• Monocytes/macrophages
• Cellules NK
– Réponse inflammatoire
453
152
Cascade du Complément Alterne
• Implique une collection de protéines sériques
– Protéines du complément:
• C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 et C9
– Protéines accessoires: B et P
• Initiée par la liaison à des composantes communes d’une grande variété de bactéries:
– Alterne: Liaison de C3b à lipide A, acide téchoïque
454
C9
C9
Voie Alterne
455Bactérie Gram Négative
C3 + H2O + C3b
C3b
Ba
PBBb
C3 Convertase
C3 C3aC3b
C3b
C5 Convertase
C5C5a
C5b
+
C5b C6 C7
Complexe CAM
C3a
C8C9C
9C9C9
C9
C9
C9
•455
Conséquences
• Opsonisation– C3b et C4b
• Bactéries, virus et parasites
• Anaphylatoxines– C3a et C5a
• Activent granulocytes et monocytes– Induisent la réponse inflammatoire– Dégranulation
• CAM– Lyse osmotique
• Bactéries Gram négatives – Permettent lysozymes d’atteindre la paroi
• Tuent les cellules qui n’ont pas ou ont peu de CMHI
– Cellules infectées par des virus
– Cellules cancéreuses
• Deux récepteurs de surface• Récepteur inhibiteur
– Interagit avec CMHI des cellules nucléées
• Récepteur activateur– Interagit avec glycoprotéines induites par le stress
461
NK
Action des Cellules NK
462
Cellule
NK CelluleInfectée
Récepteur inhibiteur
Récepteur activateur
CMHI
Protéine activatrice
Cellule
Survie
CelluleInfectée
155
Réponse Inflammatoire
• Buts:– Neutraliser ou détruire l’envahisseur
– Alerter la troisième ligne
• Causes– Dommages aux tissus
– Infections
– Toxines
– Anaphylatoxines
• Symptômes– Rougeur, chaleur, douleur, œdème, perte de fonction
463
Réponse Inflammatoire
• Relâchement de médiateurs par les leucocytes:
– Histamines
• Causent vasodilatation et vasoperméabilité– Permettent passage des leucocytes du système sanguin aux tissus
– Prostaglandines
• Agissent sur le centre de thermorégulation (hypothalamus)– Fièvre
– Cytokines
• Chimiotaxie et activation des leucocytes
464
3e Ligne - Le Système Acquis
• Caractéristiques:
– Spécifique
– Acquiert une mémoire après une première rencontre
– Amélioration suite à des infections subséquentes
– Discrimination entre le « soi » et le « non-soi »
465
156
Le Non-Soi
• Ce qui est à l’extérieur et qui obtient accès à mon intérieur est probablement non-soi
• La majorité des cellules sont étiquetées pour m’identifier
– CMHI et CMHII
• Mes lymphocytes ont des récepteurs qui reconnaissent des épitopes que je n’ai pas
– RCB et RCT
• J’étiquette le non-soi avec des opsonines
– Protéines du complément et anticorps 466
Le Non-Soi
• Les antigènes
– Entités reconnues par les récepteurs des lymphocytes B (RCB) ou T (RCT)
• Antigène exogène– Entité qui se retrouve à l’extérieur des cellules
• Antigène endogène– Entité fabriquée à l’intérieur de la cellule
– Les antigènes possèdent des épitopes (ou déterminants antigéniques) qui interagissent avec les paratopes des RCB et RCT
467
Le Non-Soi – l’Antigène
468
Virus=Antigène
Déterminant antigénique ou Épitope
157
Antigènes Exogènes Vs Endogènes
• Exogènes
– Introduit dans le corps à partir de l’extérieur
• Inclut agents infectieux– Telle que bactérie, virus, champignons, protistes, vers etc.,
• Inclut substances environnementales – Tels que produits alimentaires, pollen, etc.
– CPA ingère les antigènes exogènes par phagocytose les apprêtent en fragments
• Présenté sur CMHII aux cellules TA
469
Antigènes Exogènes Vs Endogènes
• Endogènes
– Sont généré à l’intérieur de la cellule par le métabolisme cellulaire
• Inclut les antigènes du soi, tumoraux, et viraux
– Peuvent être le résultat d’infections intracellulaires virales ou bactériennes
– Ne requière pas de phagocytose
– Fragments généré par la dégradation sont présentés sur le CMHI aux cellules Tc
470
La Présentation
• Les épitopes d’antigènes doivent être présentés afin d’être reconnus en tant que non-soi
471
• CMHI
– Retrouvé sur la majorité des cellules nucléées
• Exceptions: globules rouges, neurones et spermatozoïdes
– Présentation d’épitopesd’antigènes endogènes aux RCT des lymphocytes Tc
• CMHII
– Retrouvé seulement sur les CPA
• Monocytes, macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B
– Présentation d’épitopesd’antigènes exogènes aux RCT des lymphocytes TA
158
3e Ligne – Deux volets
472
Réponse humorale Réponse cellulaire
Cible Participants Cible Participants
Ag exogènes
Lymphocytes TA – TH2
Ag endogènes
Lymphocytes TA – TH1
Lymphocytes B Lymphocytes Tc
Anticorps Cellules NK
Cascade classique du complément
Réponse Humorale
• La réponse humorale a besoin de deuxsignaux afin d’être activée
1. Un lymphocyte TA (TH2) doit déterminer qu’un épitope, présenté par le CMHII d’une CPA du système inné, représente le non-soi
• Conséquence : TA est activée
2. Un lymphocyte TA (TH2), qui a été activé, doit confirmer qu’un épitope, présenté par le CMHIId’un lymphocyte B, représente le non-soi
• Conséquence : Lymphocyte B est activé
473
Lymphocytes TA
• Un Lymphocyte TA possède des RCT avec unparatope capable de reconnaître un épitope présenté par le CMHII des CPA
– Macrophages, monocytes, cellules dendritiques et lymphocytes B
• Responsable de la discrimination du non-soi
474
TA
CD4
159
TACD4
1. Présentation aux Cellules TA
475
CD4
TA
CD4
TA
CD4
TACD4
TA
Amplification clonale
RCTParatope
CPA
CMHII
TACD4
Lymphocytes B
• Possède un RCB capable de reconnaître unépitope d’antigènes exogènes
• Font l’endocytose des complexes Ag-RCB
• CPA : Font la présentation d’épitopes sur CMHII
476
RCB
2. Activation de la Réponse Humorale
477
Rép
erto
ire
de
lym
ph
ocy
tes
B n
aïfs
AntigèneActivation
PP
P
P
Plasmocytes
MM
B Mémoires
Amplification clonale et différentiation
Sécrétion d’Ac
ÉpitopesCMHIIRCBCytokines
160
Les Anticorps (Immunoglobulines)
478
Chaîne lourde
Région variable
Région constante
Liens disulfures
Chaîne légère
Région variable
Région constante
Isotype
Idiotype
Sites de liaisons d’épitopes antigéniques
2 X Fab
1 X Fc
Les Anticorps (suite)
• Régions variables
– Uniques à chaque lymphocyte B
– Idiotype de l’Ac
– Région du paratope
– Confèrent la spécificité à l’épitope
• Régions Constantes
– Isotype de l’anticorps
• IgM, IgA, IgD, IgG, IgE
– Confère le mode d’action de l’Ac
479
Isotypes
• Membranaire: RCB
480
IgD
IgG
IgMIgM
• Monomère; Membranaire: RCB
• Pentamère: Sérique
• Premier Ac produit lors d’une première rencontre
• Anticorps sérique:
• 80% des Ac sériques
• Traverse le placenta
161
Isotypes
481
IgE
IgA
• Dimère:
• Associé aux muqueuses
• Tractus urogénital
• Tractus respiratoire
• Tractus gastro-intestinal
• Sécrété dans le colostrum
• Monomère:
• Récepteur membranairedes basophiles et mastocytes
Modes d’Actions des Anticorps
482
• Agglutination
• Neutralisation
• Opsonisation
• ADCC
• Dégranulation des granulocytes
• Fixation du complément
– Voie classique du complément
IgM et IgA
IgM, IgA et IgG
IgG et IgM
IgG et IgM
IgE
IgM et IgG
Agglutination
483
• Favorise la phagocytose
• Inactive l’envahisseur
162
Neutralisation
484
• Liaison à des composantes essentielles causant l’inactivation
Opsonisation
485
• Régions Fc sont des opsonines reconnues par les cellules phagocytaires
Cytotoxicité Cellulaire Dépendant des Anticorps - ADCC
486
• Régions Fc sont reconnues par des récepteurs des cellules NK
163
Dégranulation
487Lysosome
Granules de médiateurs préformés
Récepteur de région Fc
Voie Classique du Complément
488
C1qC1r C1s
Complexe C1C4
C
4a
C
4b+
C
4b
C2
C2a
C2a C2b+
C5 ConvertaseC3
C3b
C3a
+
C5bC6 C7C3b
C3 ConvertaseC5
C5a
C5b
+
C9
C9C8
C9C
9
C9C9
C9
C9
C9
Conséquences de la Voie Classique
• Opsonisation
– C3b & C4b
• Analphylatoxines
– C3a & C5a
• CAM
– Lyse osmotique
489
164
Réponses Immunes: 1re et 2e Rencontres
490
Élément Réponse primaireRéponse
secondaire
Réponse maximale
Plus faible Plus forte
Dose d’antigène requise
Relativement élevée
Faible
Latence Entre 10-21 jours Entre 1-3 jours
Réponse à Médiation Cellulaire
• La réponse cellulaire a besoin de deux signaux afin d’être activée
1. Un lymphocyte TA (TH1) doit déterminer qu’un épitope, présenté par le CMHII d’une CPA du système inné, représente le non-soi
• Conséquence : TA est activé
2. Un lymphocyte Tc (naïf) doit déterminer à son tour que l’épitope présenté par le CMHI d’une même CPA représente le non-soi
• Conséquence : Lymphocyte Tc est armé
491
Lymphocytes Tc
• Récepteur cellulaire – RCT
– Reconnaissance du non-soi présenté par CMHI
– Un lymphocyte Tc possède un RCT capable de reconnaître un épitope associé au CMHI
• Tc naïfs doivent être armés
– Deux signaux sont requis :
• Reconnaissance par un RCT d’un épitope spécifique associé au CMHI
• Cytokines activatrices produites par TH1492
RCT
Tc
CD8
165
Réponse à Médiation Cellulaire
493
Infection Présentation d’épitopes
endogènes sur CMHI
Phagocytose
Présentation d’épitopes
exogènes sur CMHII
Reconnaissance par
RCT de TH1 - activation
TcCD8
Reconnaissance par
RCT de Tc - armement
Amplification clonale de Tc armé
Attaque par les Cellules Tc Armées
494
Survol des Réponses Immunes Acquises
495
Antigène
Phagocytose par CPA
Présentation d’épitopes
Activation de cellule T auxiliaire
Cellule T auxiliaire activéeEndocytose par cellule B
Plasmocytes
Anticorps
Infection cellulaire
Cellule T cytotoxique
Cellule T cytotoxique activée
Tuer
Réponse humorale Réponse cellulaire
166
Attaque du Système Immunitaire - le VIH
496
Le VIH
• Récepteur viral
– Gp120
• Récepteur cellulaire
– CD4
• Cellules T auxilliaires, monocytes, macrophages et cellules dendritiques
• Réplication préférentielle dans les cellules T activées
• Durée de vie d’une cellule T qui réplique activement le VIH: 2.2 jours 497
Suivi de l’Infection par le VIH
498
Nb
red
e c
ellu
les
CD
4/µ
L
Nb
red
e V
IH/µ
L
InfectionPhase aigüe
Dissémination massive du VIH
Phase de latencePériode asymptomatique
Symptômes cliniques
Infections opportunistes
Mort
Semaines Années
Séroconversion
Anticorps spécifiques au VIH
167
Décours de l’Infection par le VIH
• Subclinique (1-4 semaines après l’infection)• Asymptomatique• ARN du VIH peut être déceler aussi tôt qu’une semaine post infection• Antigènes du VIH décelés en moyenne 2-3 semaines post infection
• Syndrome primaire (6-12 semaines après l’infection)• Symptômes semblables à la mononucléose• Compte CD4 : Chute subite 1000 → 500
• Période de latence clinique (Jusqu’à 10 ans)• Période asymptomatique• Compte CD4 : Chute progressive 650 → 0
• De 500 – 200 : risque d’infections opportunistes
• SIDA• Compte CD4 moins que 200
• De 200 – 50: risque d’infections opportunistes sévères• Moins de 50 : immuno-incompétence → mort
499
Immunité Acquise
Les Vaccins
500
Immunisations
501
• Active (Prophylactique)
Naturelle Non intentionnelle
Artificielle Délibérée
• Passive (Thérapeutique)
Naturelle
Artificielle
Infection
Vaccination
Type d’immunité Mode d’acquisition
Transfert d’Ac - mère à enfant
Transplacentaire ou colostrum
Administration d’Ac
168
Définitions
• Vaccin: – Suspension de microorganismes atténues ou tués,
ou une fraction de ces derniers, administrée pour induire une immunité et donc prévenir la maladie infectieuse
• Anatoxine: – Version modifiée non toxique d’une toxine qui a
retenu son immunogénicité
• Adjuvant : – Composé ajouté à des préparations vaccinales qui
augmente la réponse immunitaire502
Contenu des Vaccins
• Protéines, polysaccharides, acides nucléiques
• Agent de conservation
– Thiomersal (un organomercuriel)
• Antibactérien et antifongique
• Adjuvant
– Sels d’aluminium
• Organisme ou composantes de ce dernier
503
Types de Vaccins
• Atténué (vivant)
– Version moins virulente, mais vivante du pathogène
• Inactivé (mort)
– Virus ou bactéries tués à la chaleur ou au formol
– Vaccins d’anatoxines
– Vaccins sous unitaires
• Protéine ou autre composante purifiée du pathogène
504
169
Buts de la Vaccination
• Protéger l’individu – Efficacité de la protection
– Protection contre l’infection
• Prévenir l’entrée, la croissance, la propagation, la pénétration cellulaire
– Protection contre la maladie
• Prévenir les dommages causés par le pathogène ou des produits de celui-ci
• Protéger la population – Immunité de troupeau
– Restreindre la propagation entre les individus505
Immunité de Troupeau
506
Indirectement protégé
Susceptible SusceptibleMalade Malade
Transmission soutenue
Malade Immunisé Susceptible
Vaccins Atténués (vivant)
• Virulence atténuée ou éliminée – L’atténuation est le résultat de mutations
– Ex. Rougeole, oreillons, rubéole, bacille de Calmette-Guérin
• Avantages:– Grande efficacité– Reproduisent l’infection– Structures demeurent inchangées
• Désavantages:– Peuvent induire des symptômes– Peuvent causer la maladie chez les personnes
immunodéprimées – Peuvent retourner à l’état sauvage (Réversion)
507
170
Vaccins Inactivés
• Inactivation par des méthodes physiques– Traitement à la chaleur – Traitement au formaldéhyde (formol)
• Anthrax, Cholera, Pertussis, Influenza
• Avantage:– Très sécuritaires
• Désavantages:– Structures antigéniques peuvent changer– Immunité peut-être faible et de court terme– Ne reproduisent pas l’infection– Réactions allergiques– Doses de rappel souvent requises– Adjuvants requis
508
Réponse Immunitaire - Inactivé Vs Atténué
509
Vaccin d’antigène inactivé
Rép
on
se Im
mu
ne
1re dose 2e dose 3e dose
Vaccin d’antigène atténué
1re dose
Vaccin de la Variole
• Agent infectieux: Virus de la variole
– Un seul hôte: l’être humain
• Vaccin: Virus de la vaccine bovine
– Virus vivant (infectieux, atténué)
– La souche vaccinale peut être transmise de personnes immunisées à des personnes non immunisées!!
– A permis l’éradication du virus et de la maladie
• Dernier cas en 1977
510
171
Vaccins de l’Influenza
• 2 versions
– Inactivé
• Croissance du virus dans des embryons de poulet, puis tué
• Traitement au formol et à la chaleur
• Stimule une réponse humorale seulement
– Atténué (LAIV)
• Atténué par une adaptation au froid à 25oC
• Induit une immunité humorale et cellulaire
511
Vaccin DPT
• D - Diphtérie
– Corynebacterium diphtheriae
• Anatoxine diphtérique
• P – Pertussis (Coqueluche)
– Bordetella pertussis
• Antigène de Pertussis
• T - Tétanos
– Clostridium tetani
• Anatoxine tétanique
512
Gardasil - VPH
• Préparation de la protéine L1 de la capside
– La protéine L1 s’auto-assemble générant des particules non infectieuses - VLP
– Les VLP induisent une forte réponse humorale
• Protège contre l’infection pas la maladie
• Non thérapeutique
513
172
Vaccin ROR
• Vaccin vivant atténué multivalent contre la rougeole, les oreillons et la rubéole– Virus ARN de la rougeole propagé dans des
cellules humaines– Virus ARN des oreillons propagé dans des
embryons de poulet– Virus ARN de la rubéole propagé dans des cellules
humaines
• Efficacité 95% • Immunité à vie
Microbiologie Médicale
La Relation Hôte-Pathogène
515
Qu’est qu’une Maladie ?
• Toute modification d’un état de bonne santé, dans laquelle l’entièreté ou une partie du corps de l’hôte n'est pas en parfait équilibre
– Infectieuse - Un état de maladie en raison de la présence d’un microorganisme pathogène ou de ses produits
– Non Infectieuse - Un état de maladie en raison de causes non vivantes
• Génétique, empoisonnement, environnemental, etc.
516
173
Le Pathogène et l’Infection
• Pathogène :
– Tout organisme qui a la capacité de causer une maladie infectieuse
• Infection :
– État lorsqu’un pathogène se développe et se multiplie chez l’hôte
• Une infection peut causer ou ne pas causer une maladie
• Infection n’est pas synonyme à maladie
517
Types de Pathogènes
• Pathogènes primaires
– Causent une maladie suite à une infection
– Ne sont pas normalement associés à l’hôte
• Ex. TB (Mycobacterium tuberculosis), Influenza
• Pathogènes opportunistes
– Causent une maladie dans certaines circonstances
– La pénétration dépend sur un traumatisme qui endommage l’intégrité de la peau
• Éraflure, coupure, aiguille, morsure d’insecte, etc.
• Pénétration des membranes muqueuses
– La plus commune des routes d’entrées
• Ingestion, inhalation, contact sexuel (Tractus urogénital ou anus)
175
Adhérence
• Le pathogène doit adhérer à des cellules hôtes pour établir une infection
– Facteurs d’adhérence bactériens
• Adhésines –retrouvé à l’extrémité des fimbriaes
• Couche-S – Couche externe de protéines semblable à la capsule
• Glycocalyx ou capsule – Couche externe de polysaccharides
• Couche LPS
• Acide téchoïque
523
Nuire l’Hôte
• Production de poisons tels que des toxines et des enzymes qui endommagent ou tuent les cellules et les tissus
• Invasion directe et destruction des cellules hôtes
• Amorcer une réponse immune de l’hôte qui mène aux symptômes
524
Les Toxines
• Endotoxine:
– Composante structurale des membranes des bactéries Gram- (LPS)
• Toxique seulement quand elle est relâchée – Lyse cellulaire
• Exotoxines:
– Protéines produites et sécrétées par les bactéries
525
176
Propriétés des Toxines
526
Endotoxines
– Thermostables
– Faible toxicité (mg/Kg)
– Inflammatoires
• Non spécifique
– Peu immunogènes
– Pyrogènes (fièvre)
Exotoxines
– Thermolabiles (60-80oC)
– Forte toxicité (μg/Kg)
– Effets associés à des symptômes spécifiques
– Très immunogènes
– Non pyrogènes
Les Endotoxines
• Lipopolysaccharide:
– Composante structurale des bactéries Gram -
• Lipide A
– Actif seulement quand relâché suite à la lyse cellulaire
– Cause Endotoxémie:
• Endotoxine libre dans le sang
– Cause Septicémie (choc septique)
• Réponse inflammatoire systémique
527
Classes d’Exotoxines
• Neurotoxines
– Interfèrent avec les transmissions synaptiques des neurones
• Entérotoxines
– Interfèrent avec la réabsorption d’eau par les muqueuses
• Tractus respiratoire et intestinal
• Cytotoxines
– Inhibent des fonctions cellulaires spécifiques
• Ex. Synthèse protéique528
177
Les Neurotoxines (suite)
• Toxine tétanique (Clostridium tetani)
– Inhibe la sécrétion de neurotransmetteurs des neurones inhibiteurs
– Cause une paralysie spastique
529
Les Neurotoxines (suite)
• Toxine botulique (Clostridium botulinum)
– Inhibe la décharge de l'acétylcholine
– Cause paralysie flasque
530
Les Enterotoxines - Toxine Cholérique
• La toxine active la production d’AMPc
• Une hausse des niveaux d’AMPc cause la perte d’électrolytes et de l’eau des cellules qui revêtent l’intestin
• Cause une diarrhée abondante très liquide (1L/h)
– Déshydratation sévère
– Mort (18h à quelques jours)
531
178
Les Cytotoxines – Toxine Diphtérique
• Produit par Corynebacterium diphteriae
– Inhibe synthèse protéique causant la mort cellulaire :
• Localisé (membrane muqueuse de la gorge)
– Dégénérescence des cellules épithéliales de la gorge
– Inflammation et œdème
– Formation de pseudomembrane
• Systémique
– Défaillance cardiaque
– Inhibition du système nerveux – paralysie
532
Sortie
• Les dommages causés à l’hôte facilitent la sortie
– Ex. Vibrio cholerae cause la diarrhée
– Ex. Bordetella pertussis cause la toux
• Peut utilisé des fonctions corporelles naturelle
– Parler, urine, sperme sécrétions vaginales
• Peut utiliser un vecteur
– Morsure d’insecte, aiguilles533
Conséquences de la Maladie Infectieuse
• Le résultat de la maladie infectieuse dépend
– Des propriétés de l’hôte
• La réponse immune
– Des propriétés du pathogène
• La virulence
534
L’hôte est maladeIl meurt
L’hôte est maladeIl guérit
L’hôte n’est pas maladeInfection sans maladie
Les défenses n’ont pas fonctionné
Les défenses ont éventuellement fonctionné
Les défense ont fonctionné
Aucune mémoire immune
Aucune ou faible mémoire immune
Mémoire immune d’une exposition antérieur
Agent très virulent Agent virulent Agent non-virulent
179
Virulence
• La virulence est un terme quantitatif qui réfère à la capacité d’un pathogène de causer une maladie
– Mesure de la sévérité des dommages causes à l’hôte
– Virulence élevée = Pathogénicité élevée
• Le niveau de virulence est une fonction des propriétés du pathogène et de l’hôte
535
Mesure de la Virulence
Dose
Portail d’entrée
DI50 DL50
Peau 10-50 50 - 250
Inhalation 1 000 - 8 000 8 000 – 10 000
Ingestion 25 000-100 000 150 000-500 000
• Dose infectieuse (DI50)
– Nombre minimum d’organismes nécessaires pour causer la maladie chez 50% des hôtes
• Apparition de symptômes
• Dose létale (DL50)
– Nombre minimum d’organismes nécessaires pour tuer 50% des hôtes
Bacillus anthracis
536
La Relation Hôte:Pathogène
La Maladie Infectieuse
537
180
Classification des Maladies d’après la Durée
538
Aig
üe
Période d’incubation
Maladie Convalescence
Organisme disparaîtUne immunité est habituellement acquise
Ch
ron
iqu
e
Période d’incubation
Maladie
La maladie persiste ou réapparaît sur une longue période
Late
nte
Période d’incubation
Maladie ConvalescenceLatence(Pas de maladie)
La maladie peut réapparaître
La maladie peut réapparaître si l’immunité est affaiblie
Jours Mois Années
Temps
Classification des Maladies Infectieuses
• D’après le lieu– Localisé
• Confiné à un endroit spécifique du corps
– Systémique• Infection avec distribution généralisée dans les tissus
• D’après le temps d’apparition– Primaire
• Infection initiale chez une personne saine
– Secondaire• Survient chez une personne affaiblie par une infection
primaire539
Déroulement de la Maladie Aiguë
• Période d’incubation :
– Inclut la rencontre, la pénétration, l’adhérence, et la croissance
– Durée moyenne de 2-3 jours, jusqu’à plusieurs semaines ou mois
• Période prodormale :
– Précède l’expression de symptômes spécifiques
• Ex. Maux de tête, malaises, maux gastro-intestinaux
– Représente le début de l’activité du pathogène
540
181
Déroulement de la Maladie Aiguë
• Période aiguë
– Interactions entre le pathogène et l’hôte sont à leurs summums
• Contribution active de la réponse inflammatoire
• Symptômes spécifiques et non spécifiques– 1re exposition
» La réponse immune acquise est initiée, il n’y a pas d’anticorps présents
– 2e exposition
» Haut niveau d’activité du système acquis
» Niveau élevé d’anticorps
541
Déroulement de la Maladie Aiguë
• Période de convalescence :
– Récupération de la période aiguë
– Diminution des symptômes spécifiques et non spécifiques
– Le niveau d’anticorps est à son summum
542
Microbiologie Clinique
Le Diagnostic
543
182
Tests
• Tests de dépistages– Identifie les individus asymptomatiques qui
pourraient avoir la maladie
– Vérifie pour la présence d’un facteur associé à la maladie
• Tests diagnostics– Utilisés pour déterminer la présence ou l’absence
d’une maladie chez les sujets qui démontrent des signes ou des symptômes de la maladie
– Fait après un test de dépistage positif pour établirun diagnostic définitif
544
Tests de Dépistages
• Microscopie et tests biochimiques
• Immunologiques– Test de précipitation
– Test d’agglutination
– Test de fixation du complément
– ELISA
– Immunochromatographie
• Moléculaires– Hybridation
– PCR et RT-PCR545
Microscopie et Tests Biochimiques
• Microscopie
– Coloration de Gram
– Coloration alcoolo-acido résistante
• Tests biochimiques
– Permet l’identification d’après les caractéristiques métaboliques
• Ex. Exigences en oxygène
• Sources de carbone utilisées
• Métabolisme oxydatif ou fermentatif
• Sous-produits métaboliques546
183
Immunologie - Tests de Précipitations
• Principe
– Quand des anticorps réagissent avec des épitopes multiples sur des antigènes solubles, il y a formation de réseaux qui génèrent un précipité insoluble
– Les réactions de précipitation peuvent avoir lieu en solution ou dans des gels tel que l’agar
547
Agglutination au Latex
•548
Test d’antigène
+
Latex enrobéd’anticorps
Spécimen quicontient l’antigène
Test d’anticorps
Latex enrobéd’antigènes
Spécimen quicontient des anticorps
+
548
Fixation du Complément
• Méthode
549
Sérum dupatient
Avec Ag Pas d’Ag
Ag
Ag
Ag
Ajout d’Ac contre Ag à être déceléAjout d’une concentration limite du complément
Ajout de globules rouges sensibilisés avec IgG
Lyse
184
Fixation du Complément (Suite)
• Essai qui détermine si le complément est utilisé par la liaison d’AC spécifique à un antigène– Complément utilisé – Pas de lyse de globules rouges
• Fixation du complément
• Antigène présent
– Complément inutilisé-lyse de globules rouges• Aucune fixation du complément
• Antigène absent
• Essai peut-être fait de façon quantitative
• Sensibilité moyenne
550
Dosage par la Méthode ELISA
• Utilisé pour déceler la présence d’anticorps ou d’antigènes
– Très sensible
– Quantitatif
– Rapide
551
ELISA – Détection d’Antigène
552
Sérum (source d’Ag) est ajouté à des puits de plastique
Antigène Présent Antigène Absent
Agent bloquant est ajoutéAc contre Ag est ajoutéLavageAc détecteur est ajoutéLavageSubstrat est ajouté
ENZ ENZENZ
ENZ
ENZENZ
ENZENZ
185
ELISA – Détection d’Anticorps
553
ENZ ENZENZ
ENZENZ
ENZ
ENZENZ
Ac Présent Ac Absent
Ag cible pour Ac à déceler ajouté aux puitsAgent bloquant est ajoutéSérum à tester est ajoutéLavage
Substrat est ajouté
Ac détecteur est ajoutéLavage
Interprétation des Résultats
554
3.8 1.9 0.8 0.4 0.2 0.1 0.04 0.03
0.1 0.05 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
0.8 0.4 0.2 0.1 0.05 0.03 0.03 0.03
3.6 1.8 0.9 0.5 0.3 0.2 0.1 0.05
0.12 0.06 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
Plaque d’ELISA Lectures d’absorbances
Standard
Patient 1
Patient 2
Patient 3
Témoin nég.
1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256
DilutionsEssai pour Ag de virus X
Conclusions:Patient 1 n’est pas infectéPatients 2 & 3 sont infectésPatient 3 possède une charge ≈ 5X plus élevée d’Ag
Interprétation des Résultats
555
3.8 1.9 0.8 0.4 0.2 0.1 0.04 0.03
2.5 1.2 0.6 0.3 0.15 0.07 0.03 0.03
0.1 0.05 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
3.6 1.8 0.9 0.5 0.3 0.2 0.1 0.05
0.12 0.06 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
Plaque d’ELISA Lectures d’absorbances
Standard
Patient 1
Patient 2
Patient 3
Témoin nég.
Dilutions
Essai pour Ac contre virus X
1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256
Conclusions:Patient 1 & 3 sont séropositifsPatients 2 est séronégatif
186
Immunochromatographie
• Même principe que l’ELISA
– Qualitatif plutôt que quantitatif
– Décèle l’interaction d’anticorps spécifiques contre un antigène
• Méthode colorimétrique
– Principe de plusieurs tests dits rapides
• ≤ 15 minutes
• Utilisée pour la détection de pathogènes viraux et bactériens
• Peut aussi être utilisée pour la détection d’anticorps
556
Principe d’Immunochromatographie
557
Interprétation
558
Positif Négatif Invalide
187
PCR et RT-PCR
• PCR
– Permet l’amplification exponentielle d’une séquence spécifique à partir de génome d’ADN
• Fondé sur la réplication d’ADN
• RT-PCR
– Permet l’amplification exponentielle d’une séquence spécifique à partir de génome d’ARN
• Idem à la PCR, mais requiert une étape initiale pour convertir l’ARN en ADN
– Réaction de transcriptase inverse
559
Utilité de la PCR et de la RT-PCR
• Détection de pathogènes qui sont difficiles ou qui ne peuvent pas être crus en labo– Ex. Mycoplasmes
• Détection précoce d’un faible nombre de pathogènes– Ex. VIH
• Détection d’infections latentes– Ex. EBV
• Criblage rapide de tissus– Ex. CMV dans transplantation d’organes
560
PCR
561
188
Validité des Tests
• Capacité d'un test d’indiquer quels individus ont la maladie et quels ne l’ont pas
– Sensibilité
• Capacité d’un test d’identifier correctement ceux qui ont la maladie
– Spécificité
• Capacité d’un tests d’identifier correctement ceux qui n’ont pas la maladie
• La validité est déterminée en comparant les nouveaux tests aux tests de référence
562
Comparaisons aux Tests de Références
• Vrai positif (VP)
– Nouveau test (pos.) et test de référence (pos.)
• Faux positif (FP)
– Nouveau test (pos.) et test de référence (nég.)
• Vrai négatif (VN)
– Nouveau test (nég.) et test de référence (nég.)
• Faux négatif (FN)
– Nouveau test (nég.) et test de référence (pos.)
563
Calcul de la Sensibilité
AVrai positifs
BFaux positifs
CFaux négatifs
DVrai négatifs
564
Maladie
+ -
+
Test
-
Sensibilité =Vrai pos. (VP)
Total avec maladie
A
A + C=
189
Calcul de la Spécificité
AVrai positifs
BFaux positifs
CFaux négatifs
DVrai négatifs
565
Maladie
+ -
+
Test
-
Spécificité =Vrai nég. (VN)
Total sans maladie
D
B+ D=
Exemple
• Remplir les cellules vides et calculer la sensibilité et la spécificité
• Sensibilité = 240/300 = 0.8 ou 80%
• Spécificité = 600/700 = 0.86 ou 86%566
Résultats de
dépistage
Caractéristiques véritables dans la
population
Maladie Sans maladie
Positif 100
Négatif 60
Total 300 700
Restrictions
• La sensibilité et la spécificité décrivent la validité du test et non la probabilité d'avoir la maladie
• La sensibilité et la spécificité indiquent la probabilité de la présence ou l'absence du facteur testé
– Ex. Dépistage de la tuberculose – Test de tuberculine
• Dépistage pour une réaction immune à l’antigène de la tuberculose
– Sensibilité de 80% = 80% de chance qu’il y a une mémoire
– Pas 80% de chance d’avoir la maladie
• Besoin de valeurs prédictives 567
190
Valeurs Prédictives
• Valeur prédictive positive (VPP)
– Proportion des patients déclarés positifs qui ont réellement la maladie
– Si une personne est déclarée positive, quelle est la probabilité qu'elle ait la maladie?
• Valeur prédictive négative (VPN)
– Proportion des patients déclarés négatifs qui n‘ont effectivement pas la maladie
– Si une personne est déclarée négative, quelle est la probabilité qu‘elle n'ait pas la maladie?
568
Valeur Prédictive Positive (VPP)
569
VPP =Vrai pos. (VP)
Total Pos.
A
A + B=
AVrai positifs
BFaux positifs
CFaux négatifs
DVrai négatifs
Maladie
+ -
+
Test
-
Valeur Prédictive Négative (VPN)
570
VPN =Vrai nég. (VN)
Total nég.
D
C + D=
AVrai positifs
BFaux positifs
CFaux négatifs
DVrai négatifs
Maladie
+ -
+
Test
-
191
ÉPIDÉMIOLOGIE
571
Définitions
• Épidémiologie: Branche de la médecine qui décrit l’occurrence, la distribution et les types de maladies dans des populations pendant des périodes de temps distinctes
• L’épidémiologie est l’étude du qui, quoi, quand, où et comment des poussées de maladies infectieuses
572
Définitions (Suite)
• Maladie infectieuse– Maladie causée par un agent infectieux
• Ex. Le rhume
• Maladie subclinique– État dans lequel l'infection a causé une atteinte tissulaire,
mais avec absence de signes ou symptômes cliniques
• Maladie contagieuse– Transmission directe ou indirecte à partir d’une personne
infectée• Ex. L’influenza – La grippe
• Maladie transmissible– Transmission par des voies non naturelles à partir d’une
personne infectée• Ex. Intoxication alimentaire – S. aureus
573
192
Mesures des Fréquences d’une Maladie
• Incidence cumulative ou taux d’attaque
– Type d'incidence appliqué à une fraction de la population qui est observée pendant une période définie
– Mesure du risque de développer la maladie
– Mesure de la transmissibilité
574
IC = No de nouveaux cas de la maladie / Population à risque
Taux d’Attaque: Exemple 1
• Pendant la première semaine d‘avril 2002, l‘unité de la santé publique a été appelée pour mener une enquête sur plus de 20 rapports de personnes souffrant de gastroentérite après avoir mangé au restaurant le Parramatta. Une enquête a été menée et tous les clients qui ont mangé au restaurant durant cette semaine ont été interviewés. Ils ont trouvé 2000 clients qui ont mangé au restaurant, dont 400 qui sont tombés malades
• Il y a une population à risque de 100 sénateurs suivis pendant un an. Vingt-cinq sénateurs ont développé des symptômes de la maladie de l'anthrax
– Le «risque» d'un an (incidence cumulative) de l'anthrax chez les sénateurs est le nombre de sénateurs avec l’anthrax divisé par le nombre de sénateurs à risque au début de la période du suivi
576
193
Taux d’Attaque: Exemple 2
– Étant donné qu'il n'y avait pas de cas d’anthrax au début de l'année, les 25 cas sont des nouveaux cas (numérateur)
– La population à risque, dans ce cas, inclut 100 sénateurs
• IC = 25 cas / 100 sénateurs à risque = 25%
– Interprétations
• Au cours de l'année en question, l'anthrax s'étend à 25% des Sénateurs
• Au cours de l'année en question, les sénateurs avaient 25% de risque de développer l’anthrax
577
Mesures des Fréquences d’une Maladie
• Prévalence :
– Mesure de la proportion d’une population qui est malade à un moment donné
• Mesure de la pathogénicité
– Varie en fonction de
• L’incidence ou du taux d’attaque de la condition
• Durée moyenne de la condition– La durée est influencée par le taux de rétablissement et le
taux de mortalité
578
P = Cas totaux (nouveau + préexistant) / Population totale
Prévalence : Exemple
• Calculer la prévalence de la grippe aviaire pour 100 000 personnes. Supposez que les cas restent infectés tout au long de l'année et qu'aucun cas n’est reporté d'année en année.– Au Cambodge à la fin de 2005 et de 2003 - 2005
• (4 nouveaux cas - 4 décès) / (12 800 000 personnes) = 0 cas de grippe / 100 000 personnes
– 2003-2005: Idem
• Vietnam– 2005
• (61 nouveaux cas - 19 décès) / 82,100 000 personnes = 0,05 cas de grippe / 100 000 personnes
– 2003-2005• (93 nouveaux cas – 42 décès) / 82,100 000 personnes =
0,06 cas de grippe / 100 000 personnes
Incidence Cumulative Vs Prévalence
• Cette figure représente 10 nouveaux cas d’une maladie sur une période de 15 mois dans une population de 20 personnes. Chaque ligne horizontale représente une personne et la durée de la maladie
581
Calculer l’incidence cumulative et la prévalence pour la période d’oct. - sept
Cumulative Incidence Vs Prevalence
• Incidence cumulative– Numérateur = nombre de nouveau cas entre le 1er octobre et le 30
septembre; = 4 (les 6 autres avaient la maladie avant le 1er octobre et ne sont donc pas incluent)
– Dénominateur = 20 -6 = 14; 6 étaient déjà malades est donc pas à risque durant la période
• Mesure de l’infectivité– Probabilité d’un pathogène d’établir une infection
583
TI = (Nombre de nouveaux cas) / (Temps-personne à risque)
Calcul du Temps-Personne
• Temps-Personne: quantité de temps de risque que chaque personne contribue
– Si une personne développe la maladie au deuxième jour, elle contribue 1,5 jour-personne pendant laquelle elle est à risque
– Si une personne est à risque pendant 30 jours et ne contracte pas la maladie, elle contribue 30 jours-personnes à risque
– Combinées, ces deux personnes contribuent 31,5 jours-personnes à risque
584
Taux d’Incidence – Exemple 1
• Une population à risque est composée de 100 personnes. Vingt-cinq personnes développent la maladie de l'anthrax. Si 12 personnes ont développé l’anthrax en septembre et 13 en octobre, quel est le taux d'incidence de l'anthrax pour ces deux mois?
585
196
Exemple 1 (Suite)
• Temps-personne
– 12 personnes développe l’anthrax en septembre
• Donc 12 X 0,5 mois = 6 mois-personnes
– 13 personnes développe l’anthrax en septembre
• Donc 13 X 1,5 mois = 19,5 mois-personnes
– 75 personnes ne sont pas malade pendant les 2 mois
• Donc 75 X 2 mois = 150 mois-personnes
– Total de mois-personnes à risque
• 6 + 19,5 + 150 = 175,5 mois-personnes
– TI = 25/175,5 = 0,14 cas/mois-personne586
Temps-Personne – Exemple 2
• Les cas d’une maladie ont été suivis sur une période de 5 ans dans une population de 100 personnes parmi lesquelles 30 étaient à risque. Quel est le nombre d’années-personnes à risque?
587
Annéed’étude
Nouveaux cas
1 2
2 0
3 1
4 0
5 3Nombre d’années-personnes = (2 X 0,5 an) + (1 X 2,5 ans) + (3 X 4,5 ans) + ((30-6) X 5 ans) = 137 a-p
Temps-Personne – Exemple 3
• Les cas d'ulcère duodénal a été examinée chez 14 sujets qui utilisaient un médicament
– 4 sujets ont commencé l'étude en janvier 1990
– En décembre 1994, 2 des sujets ont quitté l’étude
– 10 sujets se sont joints à l'étude en janvier 1995
– L’étude s’est terminée en décembre 1996
588
Nombre d’années-personnes = (2 X 5 ans) + (10 X 2 ans) + (2 pers. X 7 ans) = 44 a-p
197
Taux d’Incidence – Exemple 4
• L’incidence d’une maladie chronique est suivie parmi une population de 1 000 individus de janv. – avr. 2013. Quelle est le taux d’incidence/a-p?
589
Mois d’étude Cas totaux
j 12
f 25
m 100
a 200
(12 X 0,5) + ((25 – 12) X 1,5) + ((100 -25) X 2,5) + ((200-100) X 3,5) + ((1 000 -200) x 4) = 3763 mois-personnes ou 313.6 années-personne
TI = 200/313.6 a-p = 0,64 cas/a-p
Prédiction
590
• Le taux d’incidence peut être utilisé pour prédire le nombre de cas futurs
– Ex. Sur une période de 3 ans, parmi 150 personnes qui ont consommé des fruits de mer, 10 ont contracté une infection alimentaire. Si en moyenne 25% d’une population de 10 000 habitants consomment des fruits de mer, combien de personnes/année vont contracter une infection alimentaire suite à la consommation de fruits de mer?
Solution
• Taux d’incidence:
– Nb d’années-personnes = 150 pers. X 3 ans = 450 a-p
– Nb de nouveaux cas = 10
– T.I.= 10/450= 0.02 cas/année-personne
• Prédiction:
– Nb de personnes à risque = 0.25 X 10 000 = 2 500
– Nb de personnes prévues qui vont contracter une infection alimentaire:
• 0.02 X 2 500 = 50 cas/année-personne
591
198
Mesures des Fréquences d’une Maladie
• Taux de Mortalité :
• Mesure de la virulence
Nombre de décès résultant d’une maladieNombre d’individus atteints de la maladie
592
Risque Relatif
• Rapport entre la probabilité de contracter une maladie quand on est exposé à un facteur comparativement à quand n'est pas exposé à ce facteur
• RR = (Incidence cumulative chez personnes exposées) (Incidence cumulative chez personnes non exposées)
• RR = (Taux d’incidence chez personnes exposées) (Taux d’incidence chez personnes non exposées)
593
Tableau de 2 x 2 : Calcul de l’Association
594
Exposition Maladie Oui Maladie Non Total
Oui A B A+B
Non C D C+D
Total A+C B+D A+B+C+D
Risque relatif = (A / (A+B)) / (C / (C+D))
199
Risque Relatif - Exemple
• Dans une étude de 1 000 personnes, des chercheurs ont déterminé qui à été mordu par une tique et qui à dévéloppé la maladie de lyme
• Si le RR = 5– Les gens qui ont été exposés sont 5 fois plus susceptibles d'avoir le
résultat comparativement aux personnes qui n'ont pas été exposées
• Si le RR = 0,5– Les gens qui sont exposés ont 2 fois moins de chances d’avoir le résultat
comparativement aux personnes qui n'ont pas été exposées
» Effet protecteur
• Si le RR = 1– Les gens qui ont été exposés ne sont pas plus ou moins susceptibles
d'avoir le résultat comparativement aux personnes qui n'ont pas été exposées
596
Valeurs Prédictives et la Prévalence
597
VPP =Sensibilié xprévalence
(sensibilité x prévalence) + (1- spécificité) x (1- prévalence)
VPN =spécificité x (1–prévalence)
[(spécificité x (1– prévalence)] + [(1- sensibilité) x prévalence]
200
Exemple
• Tests de dépistage pour le VIH
– Sensibilité : 90%
– Spécificité : 50%
• Prévalence du HIV dans population X: 20%
• Prévalence du VIH dans population Y: 10%
• Quelle est la VPP dans la population Y?
598
VPP(Pop. X) =0.9 x0.2
(0.9 x 0.2) + (1- 0.5) x (1- 0.2)= 0.31 or 31%
17%
Types de Poussées Épidémiques
• Sporadique– Incidence occasionnelle
– Pas de patron défini
• Endémique– Incidence régulière maintenue à un faible taux
• Épidémique– Augmentation soudaine au-delà du taux prévu
• Pandémique– Maladie épidémique dont l'incidence est mondiale
599
Profils Épidémiologiques
• Épidémies liées à une source commune
– Augmentation soudaine du nombre d'individus atteints suivi d'un déclin graduel
• Épidémie par propagation
– Augmentation lente du nombre d'individus atteint
• Typique des maladies contagieuses
• Cas-Index (Proposant): Première personne que l’on peut retrouver comme ayant contracté la maladie
600
201
1 2 3 4 5Temps
Ca
s
Pic
Début Fin
Période totale
Caractéristiques de la Courbe
601
Interprétation de la Courbe
602
1 2 3 4 5Mois
Ca
sTo
tau
x
6 7 8
• Quel est le nombre de cas
totaux pour la période des
mois 1-5?
• Des mois 1-8?
• Quel est le nombre de
nouveaux cas au 2e mois?
• Au 3e mois?
Interprétation de la Courbe
603
1 2 3 4 5Mois
No
uve
au
xc
as
6 7 8
• Quel est le nombre de cas
totaux pour la période des
mois 1-5?
• Des mois 1-8?
• Quel est le nombre de
nouveaux cas au 2e mois?
• Au 3e mois?
202
Épidémies Liées à une Source Commune
• Les personnes sont exposées à la même source pour une courte période de temps définie
• La forme de la courbe démontre une augmentation rapide avec un pic défini, suivi par un déclin graduel
604
Épidémie par Propagation
• Un cas de maladie est la source de l'infection– Les cas subséquents, à leurs
tours, servent de sources pour des infections ultérieures
• La forme de la courbe contient une série de pics, successivement plus grands
• Cette tendance peut se poursuivre jusqu'à ce que– Le nombre de personnes
sensible est épuisé– L’immunité de troupeau est
acquise– Des mesures de contrôle sont
mises en œuvre
605
Taux de Reproduction de Base – R0
• Définition: Nombre prévu de cas secondaires produits par une seule infection dans une population complètement susceptible– Si R0 <1: l'infection disparaîtra éventuellement
– Si R0> 1: l'infection continuera à se propager
• Facteurs qui influencent R0
– Probabilité d'infection lors de la rencontre entre un individu sensible et un infecté
– Fréquence de contact entre sensibles et infecté
– Durée de l’infectivité606
203
Immunité de Troupeau
• Proportion de personnes immunisées dans une population au-dessus duquel une maladie ne peut plus persister
– Seuil d’immunité
• R0 < 1
Seuil d’immunité
Susceptible
Infecté
Rétablie
607
Déterminer le Seuil d’immunité
• Combien de personnes doivent être vaccinées afin d'acquérir l'immunité de troupeau?
– Vc = (1−1/R0)/E
• Vc : Proportion minimum critique qui doit être vaccinée
• E : Pourcentage des individus vaccinés qui sont protégés (Mesure de l’efficacité du vaccin)
– Besoin de parvenir à un R0 ˂ 1
608
Détermination du Seuil d’immunité
• Exemple
– Une maladie donnée a un R0 de 3 et la vaccination offre une protection à 100%. Combien de personnes doivent être vaccinées afin d'acquérir l'immunité de troupeau?
– Vc = (1−1/R0)/E
– Vc = (1−1/3)/1
– Vc = (1−1/R0)/E
– Vc = 0.66; donc 66% doivent être immunisés
609
204
Source de l’Agent Infectieux
• Réservoirs inanimés
– Certains pathogènes se retrouvent principalement dans des habitats non vivants
– ex. Clostridium tetani; retrouvé dans le sol
• Réservoirs animés
– Le pathogène ne se retrouve pas habituellement dans des habitats non vivants
– ex. Virus; parasite obligatoire
610
Réservoirs Humains
• Porteur actif– Individu qui est atteint de la maladie et qui exprime les
symptômes qui y sont associés
• Porteur en incubation– Individus sains qui hébergent le pathogène– L'individu sera malade à une date ultérieure
• Porteur convalescent– Individu qui a récupéré de la maladie– N'exprime plus de symptômes– Héberge un grand nombre de pathogènes vivants
• Porteur sain– Individu n'a jamais été malade– Héberge le pathogène
611
Réservoirs Animales
• Porteur sain
– Ne cause pas de maladie chez l’animal
– Peut-être un résident de la flore naturelle
• Ex. E. coli, Salmonella
• Porteur malade
– Cause la maladie chez l’animal
– La maladie peut être transmise à l’homme
• Zoonose
– Maladie qui peut être transmise d’un animal à l’homme de façon naturelle
612
205
Contrôle du Réservoir
• Destruction du réservoir
– Animaux domestiques
• Ex. Tuberculose bovine, maladie de la vache folle
– Animaux sauvages (Très difficile)
• Rage, virus du Nil
– Humains (impossible)
– Réservoirs inanimés
• Élimination ou traitement possible– Ex. Traitement des eaux usées
613
Quarantaine
• Buts: – Éliminer/restreindre la propagation– Le but n’est pas de secourir les malades!
• Maladies pour lesquelles une entente internationale permet la mise en quarantaine : – Variole – Choléra – Peste– Fièvre jaune – Fièvre typhoïde – SARS