PSEUDOMONAS

Le genre Pseudomonas de la famille des Pseudomonaceae comprend une soixantaine d'espèces pouvant répondre à la définition suivante :

bacilles à Gram négatif
aérobies stricts
capables de se multiplier sur milieux usuels
mobiles par ciliature polaire (sauf Pseudomonas mallei)
possédant une oxydase
incapables de fermenter le glucose
pouvant produire des pigments

HABITAT

Les Pseudomonas sont des bactéries ubiquitaires que l'on rencontre dans les sols, sur les végétaux et surtout dans les eaux douces et marines. De nombreuses souches pouvant se développer à basse température (souches psychrophiles) contaminent les denrées alimentaires ou produits pharmaceutiques conservés au réfrigérateur.

On peut occasionnellement les isoler de la flore intestinale de l'homme ou de l'animal mais leur capacité à résister à de nombreux antibiotiques et antiseptiques explique leur présence de plus en plus fréquente en milieu hospitalier. Ils se comportent comme des pathogènes opportunistes souvent à l'origine d'infections nosocomiales.

TAXONOMIE (Stanier, Palleroni, De Vos, De Tey)

Les espèces sont reconnues selon différents critères :

les caractères biochimiques
les possibilités d'assimilation de substrats carbonés (auxanogramme)
les besoins en facteurs de croissance
l'analyse des profils de restriction des gènes ARNr (ARN ribosomal) permettant un classement en 5 groupes (I à IV) et en non groupables.

PRINCIPALES ESPECES

Pseudomonas aeruginosa (espèce type)

Pseudomonas putida

Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas stutzeri

Pseudomonas mendocina

Pseudomonas pseudoalcaligenes

Pseudomonas cepacia

Pseudomonas pseudomallei

Pseudomonas mallei

Pseudomonas pickettii

Pseudomonas solanacearum

Comamonas acidovorans

Comamonas testosteroni

Pseudomonas diminuta

Pseudomonas vesicularis

Pseudomonas paucimobilis

Pseudomonas fragi

Pseudomonas mesophilica

Pseudomonas nautica

PSEUDOMONAS AERUGINOSA

Pseudomonas aeruginosa (Ps.a) ou bacille pyocyanique (bacille du "pus bleu") est de loin, dans le genre Pseudomonas, l'espèce la plus fréquemment isolée en bactériologie médicale. Commensal du tube digestif mais peu abondant chez le sujet sain, il occasionne de nombreuses infections chez les sujets fragilisés. Il est à l'origine de 10% des infections nosocomiales.

CARACTERES BACTERIOLOGIQUES

Morphologie

Ps.a est un bacille à Gram négatif, non sporulé, très mobile grâce à un cil polaire.

La membrane externe contient des porines dont le nombre et la taille, susceptibles de varier, conditionnent la perméabilité aux antibiotiques. La structure du LPS (lipopolysaccharide) de cette membrane est également très hétérogène.

Culture

La culture est facile sur milieux ordinaires. Elle se fait strictement en aérobiose. La température optimale de croissance est 30°C mais les souches d'origine humaine, réputées pathogènes, supportent des température plus élevées et se développent jusqu'à 41°C, contrairement aux souches de l'environnement. Une odeur caractéristique de fleur de seringa s'exhale des cultures.

Un milieu sélectif contenant un dérivé d'ammonium quaternaire : le cétrimide ou CétavlonR (bromure de N-cetyl-N-N-N trimethylammonium) et de l'acide nalidixique permet l'isolement de Ps.a de prélèvements plurimicrobiens.

Pigments

Ps.a produit deux pigments qui diffusent dans le milieu de culture : la pyocyanine, bleu vert, soluble dans le chloroforme et la pyoverdine, jaune vert, fluorescent et soluble dans l'eau. Il existe de rares souches produisant d'autres pigments (noir ou rouge) mais surtout 10% de souches sont non pigmentées. La production de pigments est favorisée sur les milieux de King "A" pour la pyocyanine et "B" pour la pyoverdine.

Caractères biochimiques

Ps.a n'est pas capable de fermenter les sucres mais peut les attaquer (le glucose en particulier) par voie oxydative, entraînant une acidification du milieu. Les milieux MEVAG (Milieu pour l'Etude de la Voie d'Attaque des Glucides) ou de Hugh et Leifson sont spécialement destinés à mettre cette propriété en évidence.

Comme la plupart des Pseudomonas, Ps.a possède une oxydase.

D'autres caractères sont utiles pour le diagnostic d'espèce :

Indole -, urée -, TDA - (tryptophane-désaminase), H2S -, gélatine +

ONPG - (orthonitrophényl-galactose)

Nitrate-réductase +

LDC - (Lysine-décarboxylase), ODC - (Ornithine-décarboxylase), ADH + (Arginine-deshydrogénase).

Ps.a est capable d'utiliser de nombreux substrats carbonés comme seule source de carbone et d'énergie : glucose, acide lactique, acide acétique, arginine, mannitol, citrate, malonate ... La réalisation d'un test d'assimilation des substrats carbonés ou auxanogramme est utile pour reconnaître l'espèce et différencier les biotypes..

Génétique

Ps.a possède de nombreux plasmides transférables par conjugaison ou par transduction et la plupart des souches sont multilysogènes ; ceci explique les nombreuses variations génétiques qu'on observe dans l'espèce avec pour conséquence, en particulier, la fréquence des souches polyrésistantes aux antibiotiques.

Facteurs de virulence : Enzymes, Toxines

Ps.a produit de nombreuses substances diffusibles dont la plupart ont des effets toxiques.

    - l'exotoxine A, composé protéique le plus toxique, produit en quantité très variable selon les souches. Elle présente des similitudes de structure et de mode d'action avec la toxine diphtérique mais ne peut être transformée en anatoxine

    - l'exotoxine S, moins toxique, surtout présente dans les souches responsables de pneumopathie

    - des protéases (protéase, élastase, collagénase) d'assez faible toxicité mais occasionnant néanmoins des dégâts tissulaires

    - des hémolysines, glycolipide et phospholipase C agissant en synergie

    - une cytotoxine, de structure protéique, altérant les leucocytes

Toxines, enzymes, endotoxine du LPS, pili mais aussi sidérophores et slime constituent des facteurs de virulence.

Marqueurs épidémiologiques

Quand plusieurs infections dues à une même espèce bactérienne surviennent dans un service hospitalier, il faut vérifier s’il s’agit d’une épidémie ; dans ce cas la même souche est à l'origine de toutes les infections et toutes les bactéries isolées possèdent les mêmes caractéristiques. Certains éléments phénotypiques, suffisamment discriminants, peuvent, dans ce but, être utilisés comme "marqueurs épidémiologiques". En ce qui concerne Pseudomonas aeruginosa, ces marqueurs sont nombreux.

- sérotypie :

      Il existe chez Ps.a un antigène somatique O thermostable dont on connaît actuellement 20 variants. Ces antigènes sont la base d'une classification sérologique (Habs). On ne dispose, en pratique courante, que de 16 antisérums spécifiques anti O:1 à O:16. Ces sérums sont également présentés sous forme de pool contenant chacun 4 antisérums et désignés A, C, E, F.

      Il existe des souches non sérotypables parce qu'elles sont de type R, muqueuses, non agglutinables ou poly- agglutinables.

      Les sérotypes O:6 et O:11 sont les plus fréquemment isolés en bactériologie médicale. Le sérotype O:12 est souvent très résistant aux antibiotiques.

- lysotypie :

      Ps.a est très facilement lysé par des bactériophages et la sensibilité des souches à l'effet lytique d'une batterie de ces phages permet de distinguer des lysotypes.

- bactériocinotypie :

      Ps.a produit des bactériocines (pyocine ou aéruginocine) douées d'un effet bactériostatique à l'égard d'autres souches . On peut tester les pyocines produites par la souche étudiée vis à vis de souches de référence ou au contraire tester l'effet des pyocines d'une souche connue sur une souche inconnue.

- biotypie.

      Pigmentation, hydrolyse de la gélatine, test ONPG, assimilation de l'arginine sont des caractères qui permettent de distinguer des biotypes au sein de l'espèce.

- antibiotypie.

      La similitude des résultats de l'antibiogramme est un bon argument pour suspecter l'identité de plusieurs souches isolées.

HABITAT

Ps.a est une bactérie aquaphile. On l'isole des eaux de toutes provenances : eaux de rivière, d'égouts, de piscine, de mer, eau potable, eaux minérales ou thermales, eaux déminéralisées ...

On la trouve également sur les végétaux, légumes, salades, fruits ou fleurs.

Elle peut enfin contaminer le matériel hospitalier, hôtelier (robinetterie), médical (sondes, trocarts, cathéters) ou chirurgical (instruments, matériels de prothèse), les solutions antiseptiques, les solutés injectables, des produits médicamenteux ou cosmétiques.

POUVOIR PATHOGENE

Ps.a a toutes les caractéristiques d'un germe opportuniste : il est peu virulent pour les sujets en bonne santé mais très pathogène pour les sujets immuno-déprimés.

En pratique médicale, on l'isole de prélèvements variés : urines, selles, expectorations, suppurations diverses, lésions cutanées, sang ....

Infections cutanées

Folliculites, périonyxis, intertrigo, pyodermite, otites externes, sont des conséquences possibles de bains en eau souillée.

En milieu hospitalier, les surinfections de plaies chirurgicales, traumatiques, ulcéreuses, d'escarres ou les surinfections de lésions de brûlures sont particulièrement redoutables.

Infections iatrogènes

Diverses infections à Ps.a sont secondaires à des soins infirmiers ou à des manoeuvres instrumentales : otites moyennes ou externes, méningites chez les porteurs de valves de dérivation du LCR, endocardites après chirurgie cardiaque, ostéoarthrites après injections intraarticulaires ou chirurgie orthopédique, infections urinaires après interventions urologiques ou sur sonde à demeure.

Bronchopneumopathies

Elles sont fréquentes chez les malades atteints de mucoviscidose, cancer, leucémie, pneumopathie chronique, diabète et chez les trachéotomisés.

Infections oculaires

Elles sont particulièrement graves et peuvent évoluer vers la panophtalmie qui donne lieu à une fonte purulente de l'oeil. Elles sont consécutives à des interventions ophtalmologiques ou à l'usage de collyres ou liquides de nettoyage de lentilles de contact souillés par le germe.

Infections digestives

Ce sont des entérites aiguës après usage prolongé d'antibiotiques par voie orale ou après absorption d'eaux contaminées.

EPIDEMIOLOGIE

Le milieu naturel de Ps.a est l'eau, les sols humides et les végétaux. Dans les habitations et à l'hôpital, on peut trouver la bactérie dans tous les réservoirs et conduites d'eau.

Chez l'homme en bonne santé, on trouve assez peu de Pseudomonas (de 2 à 10% de porteurs selon les sites de l'organisme) tandis que chez les hospitalisés ce taux peut atteindre 50% sur certains sites et 60% sur les plaies de brûlures ou d'escarres. Bien entendu, ce sont essentiellement les sujets immuno-déprimés qui auront à pâtir de cette colonisation.

A l'hôpital, Ps.a est un germe dangereux parce qu'il s'y trouve en grande quantité et qu'il y rencontre beaucoup de sujets sensibles. La forte densité de ce germe est due à la pression de sélection exercée par les antibiotiques. Les Pseudomonas sont avec les staphylocoques et les entérobactéries les bactéries les plus souvent responsables d'infections nosocomiales. Les marqueurs épidémiologiques (sérotypes, biotypes, antibiotypes et autres) sont évidemment très utiles pour mener à bien les enquêtes à la recherche d'une source de contamination hospitalière.

La principale source de contamination est la flore endogène des malades eux-mêmes mais l'environnement est également incriminé. L'eau des vases de fleurs, les plantes en pot, les fruits et légumes consommés crus, les eaux des éviers, des siphons, les aérosols à visée thérapeutique ou créés par des manipulations de récipients contenant des liquides, les humidificateurs, les solutions "antiseptiques" sont des sources potentielles.

La transmission d'un malade à un autre est souvent manuportée ou iatrogène, surtout par les cathéters, sondes, canules, masques ou lunettes pour oxygénothérapie.

PATHOGENIE - IMMUNITE

Ps.a est un germe opportuniste responsable de pathologie nosocomiale chez les sujets fragiles surtout (insuffisants rénaux, insuffisants respiratoires, diabétiques, cancéreux, leucémiques, paraplégiques, sujets âgés, opérés, brûlés, porteurs d'escarres, malade des services de réanimation ou de soins intensifs et immunodéprimés...).

Colonisation, invasion, dissémination et diffusion des toxines sont les étapes de la pathogenèse de l'infection.

Adhésines, fimbriae et slime favorisent la colonisation des cellules épithéliales de la peau et des muqueuses facilitée encore par la cytotoxine, facteur leucopéniant, qui s'oppose à la phagocytose.

Protéase, élastase, hémolysine (phospolipase C), exotoxine A altèrent les tissus et détruisent le complément, les immunoglobulines et la fibronectine (protéine qui protège normalement les cellules épithéliales de l'adhérence bactérienne). Dans le poumon, la phospholipase C détruit le surfactant (substance de revêtement endoalvéolaire qui facilite la réplétion gazeuse et s'oppose à la transsudation des fluides capillaires). Toutes ces actions conduisent à une nécrose tissulaire et facilitent l'invasion de l'organisme par la bactérie.

Lors de la phase de dissémination, l'exotoxine A et l'endotoxine du LPS sont responsables de la survenue d'un état de choc parfois très grave.

Les sujets sains se défendent bien contre une colonisation faible grâce aux moyens l'immunité non spécifique (phagocytose et complément) mais ils peuvent être accidentellement infectés par inoculation ou ingestion massive. Si la souche est virulente, à forte capacité d'adhérence aux cellules de la peau et des muqueuses, les moyens de défense naturels sont débordés, l'infection se développe et se généralise avant qu'une immunité spécifique (anticorps opsonisants et antitoxines) puisse s'installer.

DIAGNOSTIC BIOLOGIQUE

- culture

Ps.a se développe facilement sur milieux ordinaires en aérobiose stricte. La culture est possible à 41°C. Il est mobile grâce à un cil polaire. Pour les prélèvements plurimicrobiens ou surtout pour les isolements à partir des liquides en hygiène hospitalière ou pour le contrôle des eaux, il est bon d'utiliser le milieu sélectif au cétrimide.

Sur les milieux électifs pour entérobactéries, il forme des colonies "lactose -". Le milieu de Kligler en particulier apparaît rouge en surface (lactose -) et inchangé en profondeur (pas de culture en anaérobiose et pas de production d'H2S). En surface, la culture présente des reflets métalliques assez évocateurs.

La production de pigment (pyocyanine et pyoverdine) facilite grandement le diagnostic. La production de pyocyanine suffit même à identifier l'espèce mais rappelons que 5 à 10% de Ps.a sont non pigmentés et 1% produisent un pigment rouge ou noir.

L'odeur de seringa des cultures est également caractéristique.

- caractères biochimiques

La production d'oxydase est un caractère d'orientation important. Les autres caractères biochimiques, signalés page 3 apportent une confirmation au diagnostic. Au besoin, l'auxanogramme permet de différencier l'espèce dans le genre.

          Aérobiose stricte, mobilité, pigment vert, oxydase +
          et non fermentation de sucres sont des éléments d'identification importants

- sérotypage

Le sérotypage des souches par les antisérums O:1 à O:16 doit être entrepris mais 5 à 10% des souches ne sont pas typables par cette technique.

- sérodiagnostic

Il n'a guère d'intérêt dans les infections aiguës car l'isolement de la souche est facile mais peut être intéressant pour différencier une infection chronique d'une colonisation occasionnelle, en particulier pour les malades atteints de mucoviscidose. On cherche les anticorps par électrosynérèse, par technique ELISA ou par western-blot en présence d'une "soupe" antigénique, constituée d'un ultrasonat d'un mélange de cultures de plusieurs sérotypes.

SENSIBILITE AUX ANTIBIOTIQUES

Ps.a est réputé pour sa résistance aux antibiotiques qui pose de sérieux problèmes thérapeutiques et favorise sa dissémination en milieu hospitalier. La résistance naturelle du bacille pyocyanique relève d'une mauvaise perméabilité de la membrane externe et de la production constante d'une bêtalactamase inductible.

Constamment inactifs

Très souvent inactifs

Actif in vitro mais

inactif in vivo

Parfois actifs in vitro

mais décevants in vivo

P.s.a

phénotype sensible

Aminopénicillines

C1G et C2G

Kanamycine

Tétracyclines

Chloramphénicol

Acide nalidixique

Nitrofuranes

Cotrimoxazole

 

Colistine

Aminosides en monothérapie

Carbénicilline

 

Ticarcilline

Acyluréidopénicillines (azlo et piperacilline)

C3G "antipyocyaniques" (céfopérazone, cefsulodine, ceftazidime)

Céfépime

Carbapénems (Imipénem)

Monobactam

Aminosides

Quinolones fluorées (ciprofloxacine)

Fosfomycine

 

Les résistances acquises sont dues à une imperméabilité accrue de la membrane externe (modification des porines) ou à la production d'enzymes inactivantes. Ces deux mécanismes peuvent coexister et conjuguer ainsi leurs effets.

- résistance acquise aux bêtalactamines

Elles sont fréquentes par production de pénicillinase inactivant la ticarcilline, les acyluréidopénicillines, la cefsulodine et le céfopérazone ou par dérépression de la céphalosporinase naturelle, ce qui inactive toutes les bêtalactamines sauf l'imipénem ou encore par imperméabilité, soit sélective pour l'imipénem soit étendue à d'autres bêtalactamines

. résistance acquise aux aminosides

L'amikacine (A) est la plus active (95% des souches) suivie de la netilmicine (N) puis de la tobramycine (T) et de la gentamicine (G). Les phénotypes de résistance possibles sont G,GT, GTN, GTNA et rarement TNA.

Pratiquement, on peut presque prendre pour vrai (98% des cas) que toute souche sensible à la gentamicine est sensible à tous les aminosides (sauf la kanamycine) et que toute souche résistante à l'amikacine est résistante à tous les aminosides.

. résistance acquise aux quinolones

C'est la ciprofloxacine qui est la plus efficace. Une résistance par mutation de la cible (ADN gyrase) ou par imperméabilité se manifeste dans 15% des cas.

. résistance acquise à la fosfomycine

La fosfomycine est un bon antibiotique antipyocyanique de deuxième intention. Les résistances sont dues à une diminution de la perméabilité. Il ne faut jamais l'utiliser seul pour éviter l'émergence rapide de mutants résistants.

PRINCIPES DE TRAITEMENT - PREVENTION

Une infection à Ps.a ne doit jamais être traitée en monothérapie. On recommande d'associer en première intention l'amikacine à un antipyocyanique majeur (ceftazidime, céfépime, imipénem, aztréonam, ciprofloxacine ou fosfomycine) et de n'utiliser d'autres molécules que si l'antibiogramme confirme leur activité : ticarcilline (associée à un inhibiteur de bêtalactamase si la souche est productrice de pénicillinase), acyluréidopénicilline, cefsulodine ou céfopérazone.

Une sérothérapie utilisant des IgG hyperimmunes ou des anticorps monoclonaux a été proposée (Pennington, 1990) de même qu'une vaccination antipyocyanique parfois couplée à une vaccination antistaphylococcique pour tenter de prévenir les redoutables surinfections et septicémies chez les grands brûlés ou les malades soumis à des traitements immunosuppresseurs. Les vaccins, cellulaires ou acellulaires, utilisent le LPS et l'antigène O qui sont immunogènes. Ils ne sont plus utilisés.

Le P.s.a étant l'un des premiers responsables d'infections nosocomiales en France, une prévention indispensable s'impose en outre pour tous les services hospitaliers et comprend des mesures d'hygiène générale et individuelle, la désinfection des locaux, l'isolement de malades fragiles et une asepsie rigoureuse dans la pratique des soins.

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