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Créé le 07 juin 1998
ACTINOBACILLUS PLEUROPNEUMONIAE
Voir aussi les fichiers ¤ Actinobacillus et ¤ Pasteurellaceae, Pasteurellales.
Autre dénomination : Haemophilus pleuropneumoniae.
Systématique
En 1957, Pattison et al. isolent, de lésions de pleuropneumonie porcine, une bactérie exigeante en NAD (nicotinamide-adénine-dinucléotide) qui sera dénommée Haemophilus-like avant d’être inscrite sur la liste officielle des dénominations bactériennes sous le nom de Haemophilus pleuropneumoniae. En 1978, Bertschinger et Seifert isolent de cas de pleuropneumonie une bactérie non exigeante en NAD, ressemblant à ¤ Mannheimia (Pasteurella) haemolytica et appelée Pasteurella haemolytica-like ou souches BS.
Ces deux bactéries, présentent des analogies phénotypiques et par hybridation ADN - ADN, Pohl et al. montrent : (i) que ces bactéries appartiennent à une unique espèce ; (ii) que cette nouvelle espèce est fortement apparentée à Actinobacillus lignieresii (espèce type du genre Actinobacillus) et (iii) que cette nouvelle espèce est éloignée de l’espèce type du genre Haemophilus (Haemophilus influenzae).
Caractères bactériologiques
Actinobacillus pleuropneumoniae est un petit coccobacille ou un petit bacille, à Gram négatif, non sporulé, immobile, capsulé, se présentant de manière isolée, en paires ou en courtes chaînes. A l’isolement, la bactérie est aérobie ou micro-aérophile mais lors des repiquages elle apparaît aéro-anaérobie, son métabolisme est de type fermentatif. Un caractère positif est noté pour l’oxydase, l’uréase généralement rapide et intense (exceptionnellement, il est possible d’isoler des variants uréase négative), l’ONPG, la réduction des nitrates et des nitrites, la phosphatase alcaline, l’acidification du fructose, du glucose, du maltose, du mannitol, du mannose, du saccharose et du xylose. Une réponse négative est obtenue pour les tests indole, ODC, LDC, ADH, production de gaz lors de la fermentation du glucose, acidification de l’inositol, de l’inuline, du mélibiose, de la salicine, du sorbitol et du tréhalose. Une réponse variable mais généralement négative est obtenue pour le test catalase et l’acidification du raffinose. Le biovar 1 est H2S positif (papier à l’acétate), lactose variable, arabinose négatif et il acidifie faiblement le galactose. Le biovar 2 est H2S négatif, lactose négatif, arabinose variable et galactose positif en 3 à 30 jours. En galerie API ZYM, les souches du biovar 1 donnent un résultat fortement positif (score de 3 à 5) pour les tests phosphatase alcaline, phosphatase acide et phospho-amidase, un résultat faiblement positif (score 1 à 2) pour le test leucine arylamidase et un résultat négatif pour les autres tests.
Sur gélose chocolat, après 48 heures d’incubation à 37 °C dans une atmosphère enrichie en CO2, les colonies sont lisses de couleur blanchâtre ou grisâtre et d’un diamètre de 3 mm. Sur gélose cœur - cervelle enrichie en NAD, les colonies capsulées ont un aspect irisé alors que des variants non capsulés donnent des colonies d’aspect mat. Les souches du biovar 1 peuvent présenter un caractère d’adhérence qui n’est pas noté pour les souches du biovar 2.
Les principaux caractères permettant de différencier Actinobacillus minor des espèces du genre Actinobacillus sensu lato sont présentés dans le tableau I.
Caractères antigéniques
La structure des polysaccharides capsulaires et la structure du LPS permettent de décrire12 sérovars numérotés de 1 à 12 (les sérovars 1 et 5 sont eux-mêmes subdivisés en deux sous-sérovars, 1a et 1b et 5a et 5b d’après la structure des antigènes capsulaires). Le nombre des sérovars est certainement plus élevé car certaines souches se révèlent non typables. Les 12 sérovars se rencontrent au sein du biovar 1 alors que seuls les sérovars 2 et 9 sont retrouvés chez les souches du biovar 2. Il existe des réactivités immunologiques croisées entre les différents sérovars par exemple entre les sérovars 3, 6 et 8 ou entre les sérovars 4 et 7 ou entre les sérovars 1, 9 et 11. Classiquement, on considère que les réactivités croisées reposent sur des antigènes capsulaires et/ou sur des antigènes liés au LPS. Les travaux de T. Nakai et al. semblent montrer que les antigènes capsulaires sont spécifiques des sérovars et que les réactivités croisées reposent sur les chaînes polysaccharidiques du LPS. La structure du LPS permet ainsi de caractériser 7 types de Actinobacillus pleuropneumoniae (tableau II). Des erreurs peuvent se produire dans la détermination des sérovars et, notamment, il est particulièrement difficile de caractériser correctement le sérovar 3. Ainsi, M. Beck et al. ont montré que plusieurs souches primitivement identifiées comme appartenant au sérovar 3 étaient en fait des souches du sérovar 8 (ces sérovars partagent en commun l’antigène O3).
Quelques études ont été faites pour différencier les souches d’un même sérovar :
Habitat et pouvoir pathogène
Actinobacillus pleuropneumoniae est un parasite de l’appareil respiratoire du porc, les autres espèces animales n’ont pratiquement aucune importance épidémiologique et cette espèce n’a été isolée ni de l’homme ni des oiseaux ni des rongeurs. Expérimentalement, le cobaye est sensible par voie intranasale, intrapéritonéale et intratrachéale et la souris est réceptive après inoculation par voie intrapéritonéale ou intranasale.
Cette bactérie est l’agent de la pleuropneumonie porcine, maladie retrouvée dans tous les pays où l’élevage porcin est développé. Actuellement, la pleuropneumonie est une des affections majeures en élevage porcin :
Les premiers cas de pleuropneumonie ont été décrits à la fin des années 1950 mais l’examen de souches de collection montre que ce germe existait antérieurement. Comme pour de nombreuses autres maladies, il semble que l’industrialisation de la production porcine a permis la diffusion et le développement d’une infection cliniquement exprimée alors qu’en élevage conventionnel l’infection n’avait pratiquement aucune répercussion clinique ou économique. Le biovar 1 est le plus souvent en cause mais le biovar 2 a été identifié en Allemagne, en Belgique, en Hongrie, en Italie, aux Pays Bas, en Suisse et aux USA. En Belgique, le biovar 2 représente 12,5 p. cent des souches de Actinobacillus pleuropneumoniae. Les souches du biovar 2 sont généralement moins virulentes que celles du biovar 1 mais elles sont cependant capables, au moins expérimentalement, de provoquer une infection aiguë suivie de mortalité. La prévalence des sérovars varie d’une région à une autre (tableau III) et peut varier dans le temps pour une région donnée. Expérimentalement, certaines souches des sérovars 1, 5, 9, 10 et 11 sont plus virulentes pour la souris que celles des sérovars 2, 3, 6, 7, 8 et 12. Dans les infections naturelles, les résultats peuvent être différents, ainsi, en Espagne, les sérovars 1, 2, et 7 sont principalement isolés d’infections aiguës alors que les sérovars 3, 6, 8 et 9 sont plutôt impliqués dans des infections chroniques. Classiquement, le sérovar 3 est considéré comme peu pathogène mais certaines souches se révèlent hautement virulentes et elles peuvent provoquer des épidémies de pleuropneumonie.
Le mode de transmission s’effectue généralement lors de contacts rapprochés ou par aérosols. Expérimentalement, il est possible de reproduire la maladie en faisant inhaler à des porcs des aérosols infectieux (cette technique est reproductible et les signes cliniques et les lésions induits sont fonction de la dose si bien qu’elle semble constituer un excellent modèle d’étude). La survie de Actinobacillus pleuropneumoniae dans les aérosols n’est pas documentée mais Hensl estime qu’elle pourrait être identique à celle de Pasteurella multocida (dans un aérosol à 28 p.cent d’humidité, 22 p.cent des bactéries survivent 5 minutes et 8 p.cent 45 minutes ; lorsque le taux d’humidité est de 79 p.cent, 69 p.cent des bactéries survivent 5 min). Pour d’autres auteurs, la survie au sein d’une substance organique (mucus,...) ou dans l’eau pourrait atteindre quelques jours.
La maladie touche tous les animaux et notamment les porcs à l’engrais âgés de plus de 12 semaines et les porcelets. Après une durée d’incubation variant de quelques heures à quelques jours, la maladie évolue sous 3 formes cliniques principales :
Une infection concomitante par d’autres micro-organismes tels que le virus de la maladie d’Aujeszky ou Pasteurella multocida aggrave l’importance des signes cliniques et des lésions. Les lésions sont localisées à l’appareil respiratoire. Des lésions de pleurésie sérofibrineuse et de pneumonie nécrotique et fibrino-hémorragique, bilatérale, sous forme de foyers bien délimités, sont observées sur les lobes cardiaques, apicaux et au moins partiellement sur les lobes diaphragmatiques. Dans les formes suraiguës, la trachée et les bronches sont remplies d’un exsudat mousseux et sanguinolent. Dans les formes chroniques, des nodules entourés d’une épaisse capsule de tissu conjonctif et des foyers de nécrose sont visibles notamment sur les lobes diaphragmatiques. Les lésions nécrotiques peuvent héberger des bactéries durant plusieurs mois et les animaux peuvent transmettre l’infection. Des lésions de pleurésie fibrineuse se développent et, lors de guérison, elles sont souvent les seules lésions visibles à l’abattoir si bien que la mise en évidence d’un pourcentage de lésions de pleurésie chronique à l’abattage doit faire soupçonner l’infection de l’élevage par Actinobacillus pleuropneumoniae.
Facteurs de pathogénicité
Les infections expérimentales ont révélé que Actinobacillus pleuropneumoniae est une bactérie extrêmement virulente puisque l’inoculation de 10. 000 bactéries suffit à tuer un porc en moins de 12 heures et 100 bactéries suffisent à provoquer des lésions pulmonaires. La pathogénicité est très variable selon les souches et elle peut varier d’un facteur 100.
A - Capsule
Selon la structure de la capsule, les sérovars peuvent être divisés en 3 groupes : a) les sérovars 5a, 5b et 10 ont une capsule constituée par un enchaînement répété de sucres ; b) la capsule des sérovars 2, 3, 6, 7, 8, 9 et 11 est formée de polymères d’acides téchoïques ; c) la capsule des sérovars 1, 4 et 12 est formée de polymères d’oligosaccharides liés par des ponts phosphates.
Les constituants capsulaires sont dépourvus de toxicité mais la capsule joue un rôle important car elle protège les bactéries de la phagocytose et elle n’active pas le système complémentaire. Les souches fortement capsulées se révèlent particulièrement pathogènes pour le porc alors que les souches possédant un matériel capsulaire peu abondant sont beaucoup moins pathogènes.
B - Lipopolysaccharide (LPS) La structure du LPS a été élucidée. Les sérovars 2, 4 et 7 ont un LPS lisse (pourvu de nombreuses chaînes latérales), le sérovar 1 a un LPS semi-rugueux (pourvu d’un faible nombre de chaînes latérales), les sérovars 3 et 6 ont un LPS rugueux (dépourvu de chaînes latérales) et le sérovar 5 a un LPS lisse, semi-rugueux ou rugueux.
L’activité endotoxinique du LPS de Actinobacillus pleuropneumoniae est similaire à celle des autres bactéries à Gram négatif. Le LPS provoque une réaction de Schwartzman dans la peau du lapin et du porc, il est pyrogène pour le lapin et le porc, il est létal pour l’embryon de poulet, il gélifie des amoebocytes de limule, il est mitogène pour les lymphocytes B et il active la voie alterne du complément. Par le biais d’une activation de la voie alterne du complément et de la stimulation de la synthèse de cytokines (IL-1, IL-6, TNF a) par les macrophages, le LPS provoque une inflammation avec infiltration cellulaire.
In vivo, après inoculation par voie intranasale, Actinobacillus pleuropneumoniae adhère aux alvéoles pulmonaires et à l’épithélium des bronchioles terminales par contre l’adhésion est faible sur l’épithélium du rhino-pharynx. Cette adhésion est très rapide puisque 30 minutes après l’inoculation 95 % des bactéries présentent dans le poumon sont adhérentes. Le LPS joue un rôle dans les mécanismes d’adhésion : 1) le LPS adhère à des anneaux de trachée maintenus en culture ainsi qu’aux endothéliums vasculaires et au mésenchyme de coupes de poumons congelés ; 2) le LPS purifié inhibe l’adhésion de Actinobacillus pleuropneumoniae et cette inhibition est due au KDO (acide 2 céto 3 désoxy octonique) et aux chaînes polysaccharidiques; 3) le LPS se lie par son lipide A à des protéines de 10 et de 11 kDa présentes dans le mucus du tractus respiratoire du porc et qui correspondent aux chaînes alpha et bêta de l’hémoglobine porcine ; 4) en dépit de la présence d’une capsule, le LPS est exposé à la surface de la bactérie notamment au niveau de résidus de membrane externe faisant saillie à travers la capsule et il peut donc interagir avec des récepteurs cellulaires mais l’adhésion au mucus est meilleure lorsque les souches possèdent une capsule peu épaisse.
L’obtention de 2 mutants à partir de la souche de référence du sérovar 1 (souche 4074) et présentant des anomalies de structure du LPS permettent de confirmer l’importance de la virulence du LPS car l’un de ces mutants présente une adhésion diminuée et les deux mutants sont moins virulents pour la souris. Les anticorps anti-LPS protègent partiellement contre les sérovars homologues.
C - Systèmes de captation du fer D’une manière générale, les bactéries à Gram négatif acquièrent le fer indispensable à leur croissance par la synthèse de sidérophores. Il était classiquement admis que les souches de Actinobacillus pleuropneumoniae des biovars 1 et 2 ne synthétisaient pas de sidérophore. Toutefois, M.S. Diarra et al. ont montré qu’une souche du sérovar 1 et une souche du sérovar 2 sont capables d’excréter un sidérophore lorsqu’elles sont cultivées dans un milieu pauvre en fer. Ce sidérophore n'est ni de type phénolate ni de type hydroxamate. D’autres mécanismes de captation du fer sont connus chez les bactéries et certains d’entre eux existent chez Actinobacillus pleuropneumoniae.
. Certaines espèces des genres Actinobacillus, Haemophilus, Moraxella, Neisseria, ¤ Mannheimia ou Pasteurella sont aptes a acquérir le fer par un mécanisme ne faisant pas intervenir les sidérophores. Lorsqu’elles sont cultivées dans des milieux carencés en fer, ces bactéries expriment 2 protéines de membrane externe désignées par les sigles Tbp 1 et Tbp 2 (Tbp : transferrin-binding protein). La protéine Tbp1 est une protéine transmembranaire et la protéine Tbp 2 est une lipoprotéine ancrée dans la membrane externe grâce à sa partie lipidique. Ces deux protéines semblent agir en synergie pour capter le fer lié à la transferrine puis la protéine Tbp1 permettrait le transport du fer au travers de la membrane externe suivi de sa fixation sur une protéine périplasmique qui serait analogue à la protéine TonB de E. coli.
. L’acquisition du fer peut également se faire à partir de l’hémoglobine et les pTbp ainsi que le lipide A du LPS sont impliqués dans cette fixation. Il est intéressant de remarquer que la carence en fer augmente, au moins pour la souche de référence du sérovar 1 (souche 4074), l’expression du LPS à la surface de la cellule ce qui pourrait favoriser la captation de l’hémoglobine. Au cours de l’infection, Actinobacillus pleuropneumoniae produit des toxines hémolytiques permettant la libération de l’hémoglobine ce qui permet à la bactérie d’utiliser l’hémoglobine comme source de fer.
D - Synthèse de toxines Actinobacillus pleuropneumoniae produit des hémolysines actives sur les érythrocytes de différentes espèces et des cytotoxines actives sur les cellules endothéliales, les alvéocytes de type II, les macrophages et les neutrophiles du poumon du porc. De nombreux travaux ont montré que les activités hémolytiques et/ou cytotoxiques étaient liées à 3 protéines différentes d’un poids moléculaire variant de 100 à 120 kDa et présentant des spécificités antigéniques différentes. Deux de ces protéines sont à la fois hémolytiques et cytotoxiques alors que la troisième est uniquement cytotoxique. Ces protéines sont membres de la famille des toxines RTX (repeats in the structural toxin) car elles présentent des séquences répétées, riches en glycine et constituées de 9 acides aminés* et elles agissent en s’insérant dans les membranes et en formant des pores dont la taille est estimée à 2 nm. Des protéines de la famille RTX sont produites par plusieurs espèces bactériennes : Actinobacillus actinomycetemcomitans (leucotoxine), Actinobacillus rossii, Actinobacillus suis (leucotoxine), Bordetella pertussis (adénylate cyclase hémolysine), Erwinia chrysanthemi (métalloprotéase), Escherichia coli (hémolysine alpha, hémolysine des pathovars entéro-hémorragiques, exotoxine des pathovars entéro-aggrégatifs), ¤ Mannheimia haemolytica (leucotoxine), Moraxella bovis (hémolysine), ¤ Morganella morganii (hémolysine), ¤ Proteus vulgaris (hémolysine), ¤ Proteus penneri (hémolysine), Pseudomonas aeruginosa (protéase alcaline), Pseudomonas fluorescens (lipase), ¤ Serratia marcescens (métalloprotéase et lipase) et, souvent, il existe une corrélation entre la synthèse de ces protéines et la pathogénicité des bactéries. De l’extrémité N-terminale à l’extrémité C-terminale, les toxines RTX sont constituées de 4 domaines :
. Un domaine hydrophobe qui joue un rôle dans la formation des pores membranaires.
Typiquement, les opérons codant pour les toxines RTX sont constitués de 4 gènes contigus dans l’ordre C A B D. Le gène A code pour une prototoxine, le gène C code pour un activateur transformant la prototoxine en toxine active, les gènes B et D codent pour des protéines associées à la membrane et permettant l’excrétion de la toxine. Les protéines codées par les gènes B et D d’un opéron sont capables d’assurer l’excrétion de la prototoxine codée par un autre opéron par contre, le produit du gène C n’est pas interchangeable. Actuellement, la nomenclature des toxines de Actinobacillus pleuropneumoniae a été unifiée et elles sont appelées ApxI (Actinobacillus pleuropneumoniae RTX toxins), ApxII et ApxIII. De nombreuses souches appartenant à divers sérovars produisent 2 toxines différentes ce qui semble être un cas unique au sein du monde bactérien. Ces toxines sont présentées dans le tableau IV et la composition des opérons dans le tableau V. . La toxine ApxI a initialement été décrite comme une puissante hémolysine (hémolysine I = hlyI) puis il a été montré qu’elle était également douée de propriétés cytotoxiques pour les cellules endothéliales, les macrophages alvéolaires et les neutrophiles et elle a également été appelée cytolysine I (ClyI). Cette toxine est notamment produite par les souches de référence des sérovars 1, 5a, 5b, 9, 10 et 11 qui contiennent un opéron apxI complet (les souches de référence des sérovars 2, 4, 6, 7, 8 et 12 ne possèdent pas les gènes apxIC et apxIA et la souche de référence du sérovar 3 est totalement dépourvue de l’opéron apxI). La synthèse de cette toxine est positivement régulée par les ions Ca2+. Cette toxine a un poids moléculaire de 110,2 kDa, elle contient 13 séquences répétées riches en glycine et elle fixe les ions Ca2+ ce qui est nécessaire à son activité hémolytique et à son attachement aux neutrophiles. Elle présente de fortes analogies avec l’hémolysine a de Escherichia coli et elle est produite par Actinobacillus suis. . La toxine ApxII a été initialement décrite comme un facteur faiblement hémolytique (HlyII) puis comme une cytotoxine pour les cellules endothéliales, les macrophages alvéolaires et les neutrophiles (ClyII). Cette toxine, proche de la leucotoxine de ¤ Mannheimia haemolytica, est produite par toutes les souches de référence sauf celle du sérovar 10. L’opéron apxII est dépourvu des gènes permettant l’excrétion de la toxine qui est permise grâce à une complémentation en trans par les produits des gènes apxIB et apxID ou apxIIIB et apxIIID. Cette protéine à un poids moléculaire de 102,5 kDa et renferme 8 séquences répétées riches en glycine. Cette toxine présente de fortes analogies avec la leucotoxine de ¤ Mannheimia haemolytica et elle est produite par Actinobacillus suis. . La toxine ApxIII a initialement été dénommée cytolysine III (ClyIII) ou pleurotoxine (Ptx) ou toxine macrophagique (Mat). Cette toxine, dépourvue d’activité hémolytique est fortement cytotoxique pour les cellules endothéliales, les macrophages broncho-alvéolaires et les neutrophiles. Cette toxine d’un poids moléculaire 112,8 kDa, contenant 13 séquences répétées riches en glycine, est produite par les souches de référence des sérovars 2, 3, 4, 6 et 8. L’opéron codant pour cette toxine est un opéron complet. Une étude réalisée sur 191 souches du biovar 1 appartenant aux 12 sérovars montre que les souches du terrain possèdent les mêmes opérons que les souches de référence et que, à l’exception de 2 souches ayant subi une mutation ponctuelle, la synthèse de toxines par les souches du terrain est superposable à la synthèse des souches de référence. Les souches des sérovars 7 et 12 ne produisent que la toxine ApxII, le sérovar 10 ne produit que ApxI alors que la très grande majorité des souches des autres sérovars produisent 2 types de toxine. Les souches des sérovars 1, 5, 9 et 11 qui sont connues pour être hautement virulentes pour la souris et impliquées dans des épidémies graves produisent un mélange de ApxI et de ApxII. De même, les souches qui excrètent à la fois ApxII et ApxIII, comme celles des sérovars 2 et 4, sont virulentes pour la souris et elles sont fréquemment impliquées dans des épidémies de pleuropneumonie. A forte dose (de l’ordre de 2 unités hémolytiques), ces toxines stimulent, dans un premier temps, la production des radicaux oxygénés par les macrophages alvéolaires et les neutrophiles puis, dans un deuxième temps, elles forment des pores dans la membrane des phagocytes (et d’autres cellules cibles) provoquant un appel d’eau, un gonflement puis un éclatement des cellules. Les phagocytes sont tués d’autant plus vite que la concentration en toxines est élevée. A faible dose (0,016 unité hémolytique), ces toxines provoquent une altération morphologique (gonflement réversible après élimination de la toxine) des macrophages alvéolaires, une perte de leur propriété chimiotactique, une perte de leur propriété d’adhérence et une diminution de la phagocytose. La présence d’anticorps opsonisant (dirigés contre la capsule, le LPS ou des protéines de membrane externe) et d’anticorps dirigés contre les toxines favorise la phagocytose et la destruction du germe par les neutrophiles. En revanche, de tels anticorps favorisent la phagocytose par les macrophages mais n’empêchent pas la destruction de ces cellules. L’action de ces toxines ne se limite pas aux seules cellules phagocytaires puisque des effets toxiques sont observés vis-à-vis des cellules endothéliales, des alvéocytes de type II et même des cellules du système immunitaire, puisque l’inoculation intranasale d’une souche virulente des sérovars 1 ou 7 induit une nécrose lymphoïde de la corticale du thymus et des lésions similaires sont reproduites par un surnageant de culture administré dans le canal thoracique de la souris. In vitro, un effet toxique est également observé sur des thymocytes et sur des lymphocytes T spléniques de porcs. Il en résulte que les toxines pourraient altérer les réponses immunitaires ce qui expliquerait, au moins en partie, que les porcs ayant survécu soient plus réceptifs aux infections.
L’importance in vivo de ces toxines est illustrée par l’étude de mutants incapables de les synthétiser et par les lésions consécutives à une instillation bronchique de toxines :
Les anticorps anti-toxines semblent importants pour l’immunité mais ils ne peuvent conférer à eux seuls une protection totale.
E - Autres facteurs de pathogénicité Environ la moitié des souches de Actinobacillus pleuropneumoniae porte des fimbriae péritriches de 0,5 à 2 nm de largeur sur 60 à 450 nm de longueur et qui pourraient être impliquées dans l’adhésion aux cellules épithéliales du rhino-pharynx. In vitro, les fimbriae ne sont présentes que si la souche est cultivée sur milieux solides et elles ne sont plus synthétisées après 2 ou 3 repiquages. Actinobacillus pleuropneumoniae produit une immunoglobuline A protéase, active sur les IgA du porc mais non sur les IgA de l’homme. Cette protéase pourrait intervenir dans la pathogénie et sa spécificité serait un des facteurs expliquant que cette bactérie ne soit naturellement pathogène que pour le porc. Toutefois, en utilisant une sonde d’ADN hybridant avec le gène de l’IgA protéase de Haemophilus influenzae, M.H. Mulks et al. ne retrouvent pas de séquence homologue chez Actinobacillus pleuropneumoniae. Les sérovars 1 et 5 élaborent une substance (PF = permeabillity factor) capable de provoquer un œdème dans la peau du lapin. Cette substance, instable à 37 °C, différente du LPS et différente des cytotoxines n’est ni hémolytique ni protéolytique et n’est pas neutralisée par des anticorps obtenus après injection de la bactérie. Les souches de Actinobacillus pleuropneumoniae (au moins celles des sérovars 1, 3, 5, 7 et 8) produisent une superoxyde dismutase dont le nombre d’acides aminés est estimé à 190. La présence d’une région hydrophobe de 23 acides aminés à l’extrémité NH2 terminale de la molécule semble suggérer que cette protéine est excrétée. Le rôle exact de cette enzyme dans la virulence n’est pas connu mais elle pourrait conférer une résistance à la phagocytose. Des protéines présentes dans la paroi (au moins dans la paroi du sérovar 1) sont partiellement impliquées dans la cytotoxicité vis-à-vis des macrophages alvéolaires de porc, des neutrophiles et d'une lignée cellulaire (la lignée PBMCL) dérivée de moelle osseuse de porc.
Interactions hôtes - bactéries
Le pouvoir pathogène de Actinobacillus pleuropneumoniae repose sur de nombreux facteurs de virulence ce qui peut expliquer la difficulté d’obtenir une vaccination très efficace à l’aide de vaccins sous-unités. Expérimentalement, la constitution des lésions microscopiques est très rapide puisque 90 minutes après une inoculation par voie intranasale, des lésions microscopiques peuvent être mises en évidence. Ces lésions ont une taille de 1 à 2 mm et celles-ci peuvent atteindre 5 mm après 180 minutes. Les septums inter alvéolaires sont épaissis du fait d’une congestion des capillaires, des lésions hémorragiques sont visibles et les alvéoles sont remplis d’un exsudat éosinophile contenant des érythrocytes, des macrophages, de la fibrine et quelques neutrophiles. L’évolution rapide de l’infection, la présence d’hémorragies pulmonaires et d’une pleurésie fibrineuse suggèrent l’action de toxines et de médiateurs de l’inflammation. Après avoir été inhalée, la bactérie adhère aux cellules épithéliales des bronchioles et surtout aux cellules épithéliales des alvéoles et aux septums inter alvéolaires. Cette adhésion à la muqueuse est favorisée par une altération de l’activité du système muco-ciliaire. La bactérie se multiplie rapidement et échappe à la phagocytose grâce à sa capsule et à la production des toxines qui diminuent l’action phagocytaire des macrophages et qui peuvent même les lyser. Le LPS, les toxines et sans doute d’autres facteurs mal caractérisés sont responsables d’une activation du système de la coagulation, d’une inflammation avec notamment synthèse de TNF a, d’IL-1, d’IL-6 et d’IL-8 et d’un afflux de neutrophiles (synthèse d’IL-8). Arrivées au site de l’infection, ces cellules libèrent des médiateurs de l’inflammation (dérivés de l’acide arachidonique tels que leucotriènes et acides eicosatétranoïques), elles sont lysées par les toxines et libèrent leurs enzymes et des radicaux libres de l’oxygène qui, avec les cytokines, sont à l’origine de la constitution des lésions. Les toxines agissent également directement par leur action sur les cellules épithéliales des alvéoles et sur les cellules endothéliales. Les endotoxines participent à la constitution des lésions notamment aux lésions de thrombose et de vasculites et dans les formes suraiguës elles seraient responsables d’un véritable choc endotoxinique. Le LPS soit directement soit par le biais d’une activation du système complémentaire (fragment C5a) stimule la différenciation des monocytes sanguins en macrophages intravasculaires qui s’accumulent à proximité des foyers inflammatoires et nécrotiques et qui jouent un rôle majeur dans l’élimination des débris cellulaires et tissulaires.
Diagnostic bactériologique
L’isolement de Actinobacillus pleuropneumoniae à partir de lésions est relativement aisé. Le prélèvement doit parvenir au laboratoire sous couvert du froid et il peut être conservé plusieurs jours à + 4 °C. Par contre, la congélation est déconseillée. Si la présence de bactéries contaminantes est suspectée, il est utile de procéder à une dilution de l’inoculum avant ensemencement. Les souches du biovar 1 étant exigeantes en NAD, il convient d’utiliser une gélose chocolat ou une gélose de type Mueller Hinton enrichie de 1 p. cent d’Iso Vitalex ou une gélose PPLO enrichie de 1 p. cent de NAD. Une incubation dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone n’augmente pas le taux d’isolement. Une technique plus simple consiste à utiliser une gélose nutritive (trypticase soja ou Columbia), enrichie de 5 à 10 p. cent de sang (mouton ou cheval) et sur laquelle on a ensemencé en stries une souche de Staphylococcus aureus subsp. aureus ou de Staphylococcus epidermidis. Les souches du biovar 1 cultivent à proximité de la culture de staphylocoque et, à condition d’utiliser une souche de Staphylococcus aureus subsp. aureus, elles présentent généralement un test de CAMP positif. Il convient toutefois de ne pas négliger les colonies ne présentant pas le phénomène de satellitisme car les souches du biovar 2 n’exigent pas le NAD. La recherche de l’uréase sur les colonies suspectes permet une orientation rapide (toutefois, des souches uréase négative ont été décrites en Amérique du Nord et en France).
Chez les animaux ne présentant pas de lésions, l’isolement est plus délicat car le germe est généralement présent dans les amygdales ou dans les cavités nasales qui sont souvent fortement contaminées par d’autres bactéries. Les amygdales sont prélevées à l’abattoir, lors d’une autopsie ou encore sur animaux vivants à la faveur d’une biopsie. Des milieux sélectifs ont été décrits :
En dépit de l'existence de ces milieux sélectifs, l'isolement de Actinobacillus pleuropneumoniae est difficile chez des animaux infectés de façon sub-clinique. Pour pallier cette difficulté, une technique d'isolement sélectif utilisant des billes magnétiques recouvertes d'anticorps anti - Actinobacillus pleuropneumoniae a été développée par Gagné et al. La technique immunomagnétique permet d'augmenter de façon importante la sensibilité de détection de Actinobacillus pleuropneumoniae. Ainsi, appliquée à des prélèvements d'amygdale effectués dans des troupeaux infectés, la détection du germe est trois fois plus efficace. La technique immunomagnétique a été mise au point pour le sérovar 1 mais elle pourrait facilement être adaptée à d'autres sérovars et, en utilisant un mélange de billes de différentes spécificités, elle devrait permettre la recherche simultanée de plusieurs sérovars. Un état viable mais non cultivable peut être observée pour Actinobacillus pleuropneumoniae et il est probable que le nombre de bactéries dénombrées en culture soit environ 100 fois inférieur au nombre présent dans un prélèvement (travaux Adiagène, 38 rue de Paris, 22000 Saint-Brieuc).
L’identification est parfois délicate lorsque la souche présente des caractères atypiques et des confusions sont possibles avec d’autres espèces de la famille des Pasteurellaceae. Les souches du biovar 1 se distinguent des autres représentants de la famille des Pasteurellaceae exigeantes en facteur V par la production d’uréase, le test de CAMP et l’hémolyse. Les souches du biovar 2 se distinguent des souches de ¤ Mannheimia varigena isolées du porc par leur absence de catalase et la production d’une uréase. Une technique de PCR, amplifiant une séquence de 985 bases, permet de confirmer l’identification des souches atypiques (cette séquence n’est retrouvée que chez Actinobacillus pleuropneumoniae et chez Actinobacillus lignieresii).
La détermination du sérovar confirme l’identification de la bactérie, permet une surveillance épidémiologique et permet de choisir au mieux les souches à mettre dans un éventuel vaccin. Plusieurs techniques sont utilisables. La co-agglutination est généralement la première technique mise en œuvre. D’autres techniques comme l’immunodiffusion en gel, l’électro-immunodiffusion double en gel ou l’hémagglutination indirecte sont utilisées pour les souches auto-agglutinantes ou agglutinant avec plusieurs immunsérums. La sérotypie fait appel à des réactifs non commercialisés et elle est réservée à des laboratoires spécialisés. L’obtention d’anticorps monoclonaux qui reconnaissent des épitopes spécifiques des sérovars permettent un sérotypage plus spécifique et remplaceront certainement les anticorps obtenus par l’immunisation de lapins.
Des techniques telles que la co-agglutination, l’immunodiffusion double en gel, l’électro-immunodiffusion double en gel (électrosynérèse), des techniques immuno-enzymatiques ou immunomagnétiques permettent de rechercher les antigènes de Actinobacillus pleuropneumoniae directement dans les prélèvements. Ces techniques sont plus simples, plus rapides et plus sensibles que l’examen bactériologique classique, elles sont insensibles à une éventuelle contamination des prélèvements par des bactéries saprophytes mais elles ne détectent pas la totalité des porteurs sains et les réactifs ne sont pas commercialisés. Une technique de PCR (Sirois et al. 1991), appliquée directement sur les prélèvements permet également de détecter les porteurs sains. Si l’on excepte Actinobacillus lignieresii, cette technique semble spécifique.
Diagnostic sérologique
Le diagnostic indirect est largement utilisé pour le dépistage mais il pose de nombreux problèmes :
. La sensibilité n’est pas toujours bonne car le portage ou l’infection subclinique ne conduisent pas toujours à la synthèse d’anticorps en quantité suffisante pour être détectés. Le taux de portage en l’absence d’anticorps peut atteindre 24 p. cent.
La fixation du complément présente l’avantage d’une bonne spécificité mais elle est peu sensible, lourde à mettre en œuvre et difficile à standardiser. Les techniques ELISA sont nombreuses et diffèrent entre elles par les modalités techniques et la nature des antigènes utilisés. Une technique utilisant des chaînes osidiques purifiées du LPS semble offrir un bon compromis entre sensibilité et spécificité. La séroneutralisation de la toxine ApxI est sensible mais ne détecte pas tous les sérovars et sa spécificité n’est pas absolue car il existe des réactions croisées entre les toxines Apx et les toxines RTX synthétisées par d’autres bactéries et tout particulièrement avec la toxine RTX de Actinobacillus suis. Le dépistage sérologique peut également être effectué sur le colostrum des truies par une technique immuno-enzymatique. Des truies, expérimentalement infectées avec le sérovar 2 présentent des anticorps qui sont détectables durant 5 jours dans le colostrum si bien que la recherche des anticorps colostraux pourraient être une technique simple pour le dépistage des troupeaux infectés.
Sensibilité aux antibiotiques
Le choix d’un antibiotique efficace doit être basé sur les résultats de l’antibiogramme car des résistances acquises ont été notées vis-à-vis des tétracyclines (synthèse de protéine Tet B), des bêta-lactamines (bêta lactamase du type TEM ou du type ROB-1**), des sulfamides, de la gentamicine, de la streptomycine, de l’érythromycine, de la tiamuline, de la tilmicosine, l’enrofloxacine, la danofloxacine, du florphénicol, du thiamphénicol et du chloramphénicol (actuellement interdit en élevage). À l'exception de la résistance aux tétracyclines et aux quinolones, ces résistances sont généralement associées à la présence de plasmides appartenant à plus de 3 groupes d’incompatibilité différents ou de transposons conjugatifs (synthèse de méthylases A et/ou C conférant la résistance aux macrolides). Certains plasmides codent pour une multirésistance (sulfamide- streptomycine, sulfamide-ampicilline, sulfamide-ampicilline-chloramphénicol) et une unique souche peut héberger plusieurs plasmides de résistance. Des souches de Haemophilus influenzae du type b (responsables de méningites chez l’homme) ont certainement acquis le gène codant pour la bêta lactamase ROB-1 à partir d’une souche de Actinobacillus pleuropneumoniae ce qui souligne à nouveau le danger des souches résistantes d’origine animale pour la santé publique.
D’une manière générale :
L’antibiothérapie est efficace (notamment durant la phase initiale de la maladie) mais les animaux malades consomment peu d’eau et d’aliments et il est donc indispensable d’administrer le traitement par injection. Les antibiotiques réduisent le taux de mortalité et permettent de retrouver un gain de poids normal mais ils ne suppriment pas le portage.
Prophylaxie
Quelles que soient les techniques prophylactiques utilisées, le contrôle des facteurs prédisposants (contrôle de la ventilation, conduite en bande unique, nettoyage, désinfection, diminution de la densité...) est un facteur essentiel de réussite. L’étude de 23 désinfectants et de 6 préparations commerciales d’ammonium quaternaire a montré que les substances les plus actives pour détruire une souche du sérovar 1 déposé sur des disques d’acier inoxydable en présence de matière organique étaient, dans l’ordre, la chloramine T, l’eau oxygénée, le glutaraldéhyde et le mercurochrome. Compte tenu de sa bonne efficacité même en présence de matière organique, de sa bonne solubilité dans l’eau, de sa faible toxicité, de son absence de pouvoir corrosif, de sa faible odeur et du peu de résidus toxiques, la chloramine T semble le désinfectant de choix.
Les techniques sérologiques permettent de détecter les porteurs sains et donc d’éliminer les animaux infectés et de prévenir l’introduction d’un animal infecté au sein d’un troupeau. L’élimination de ces porteurs chroniques, le repeuplement à partir d’animaux indemnes et la quarantaine sont les éléments fondamentaux de la prophylaxie sanitaire.
De nombreux travaux ont été consacrés à la vaccination mais de nombreux problèmes restent à résoudre avant d’obtenir le vaccin idéal :
Actuellement, il existe deux grands types de vaccins :
Orientation bibliographique
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* : Chez toutes les toxines RTX, la séquence de 9 acides aminés est conservée. Sa structure primaires est :
** : Bêta-lactamase ROB-1
Référence : LIVRELLI (V.), RICH (C.), MARTEL (J.L.) et JOLY (B.) : Epidémiologie de la résistance des Pasteurella aux bêta-lactamines. Méd. Mal. Infect., 1993, 23 (spécial), 530-532.
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