J.P. Euzéby : Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire

Créé le 27 juin 1998
Dernière mise à jour le 12 décembre 1998

BACILLUS ANTHRACIS

Voir aussi les fichiers
. Bacillus
. Bacillus cereus
. Systématique des espèces placées dans le "groupe Bacillus cereus"
. Hors texte : Principales conclusions de quelques travaux concernant la systématique des espèces du "groupe Bacillus cereus"
. Bacillus weihenstephanensis

Autres dénominations :
"Bacillus cereus var. anthracis", "Bacteridium anthracis".
Dénominations vernaculaires : bactéridie charbonneuse, bacille de Davaine.

Systématique

Bacillus anthracis est apparenté à ¤ Bacillus cereus, à Bacillus mycoides, à Bacillus pseudomycoides, à Bacillus thuringiensis et à ¤ Bacillus weihenstephanensis.
Ces six espèces présentent de fortes similitudes génétiques (homologies ADN - ADN, homologies des séquences des ARNr 16S et 23S, homologies des séquences de l'espace intergénique ADNr 16S-ADNr 23S) et elles sont souvent réunies au sein d'un unique groupe appelé le "groupe Bacillus cereus".
Quelques auteurs ont proposé de rassembler tous ces taxons au sein d'une unique espèce (¤ Bacillus cereus) et de leur attribuer un statut de sous-espèces. Si de telles propositions étaient validées, il en résulterait des risques de confusion et des conséquences pratiques importantes car certaines espèces, comme Bacillus anthracis et ¤ Bacillus cereus, ont un intérêt médical et d'autres, comme Bacillus thuringiensis, ont une grande importance économique.

Pour de plus amples informations, voir les fichiers Systématique des espèces placées dans le "groupe Bacillus cereus" et Hors texte : Principales conclusions de quelques travaux concernant la systématique des espèces du "groupe Bacillus cereus".

Caractères bactériologiques

Bacillus anthracis est un bacille à Gram positif, aux extrémités carrées, de 1,0 à 1,2 mm de diamètre sur 3 à 5 mm de longueur, immobile, sporulé, capsulé, synthétisant une couche S. Dans les produits pathologiques, Bacillus anthracis se présente sous forme isolée ou en courtes chaînes mais, en culture, il forme fréquemment des chaînes plus longues qui lui confère un aspect en "tiges de bambou". Bacillus anthracis est nitrate réductase positive, uréase négative, VP +, il acidifie le glucose mais ni le mannitol ni le xylose, il liquéfie très lentement la gélatine et ses activités lécithinasique et phosphatasique sont nulles ou faibles.

Bacillus anthracis est aéro-anaérobie et il pousse en 24 heures sur les milieux ordinaires, incubés sous atmosphère normale, en donnant des colonies de 3 à 5 mm de diamètre qui ont un aspect R, "en tête de méduse". Sur gélose au sang, le germe apparaît non hémolytique en 24 heures mais, en prolongeant l'incubation, il se développe une légère zone d'hémolyse incomplète. Après culture sur des géloses enrichies en sérum et/ou en bicarbonate et incubées à 37 °C dans une atmosphère contenant 5 p. cent de CO₂, le bacille synthétise sa capsule et les colonies ont un aspect lisse et brillant.

Les principaux caractères bactériologiques permettant de différencier Bacillus anthracis des espèces apparentées sont présentés dans le tableau I.

La spore, ovoïde et non déformante, occupe une position centrale. Elle survit dans le sol durant de longues périodes (la survie des spores est de l'ordre d'une centaine d'années mais, des spores dont l'âge a été estimé à 200 ans ont permis l'obtention de la forme végétative). La persistance dans le sol est favorisée par un pH neutre ou légèrement alcalin (pH compris entre 6 et 8,5). Cette résistance explique la persistance de la maladie dans certaines régions ("champs maudits") ou sa résurgence lorsque des spores enfouies remontent à la surface à la faveur de grands travaux (drainage, construction de routes, ...). La possibilité d'une germination suivie d'une multiplication de la forme végétative dans le sol ne peut être totalement exclue (théorie de Van Ness).
La sporulation nécessite une température comprise entre 15 et 42 °C, une atmosphère humide et la présence d'oxygène. Ce dernier impératif conduit à interdire l'autopsie des animaux morts de charbon (sauf dans des locaux spécialement équipés) et à obturer les orifices naturels des cadavres afin d'éviter l'exposition des bacilles à l'oxygène de l'air, la sporulation et la dissémination des spores. Par contre, en l'absence d'ouverture du cadavre, les germes de putréfaction provoquent une anaérobiose inhibant toute sporulation et conduisant à la mort des bactéries. Ainsi, expérimentalement, il n'est plus possible d'isoler Bacillus anthracis d'un cadavre 5 jours après la mort.
La résistance des spores à divers agents physiques ou chimiques est variable selon les souches, selon les circonstances de la sporulation et selon le milieu où les spores sont présentes. Globalement, on préconise pour la destruction des spores :
. la chaleur sèche : 120-140 °C - 3 heures,
. la chaleur humide : 121 °C - 10 minutes,
. le formol à 5 p. cent - 4 heures,
. le glutaraldéhyde à 2 p. cent - 2 heures,
. l'eau oxygénée à 3 p. cent - 1 heure,
. l'acide peracétique à 0,6 p. cent - 1 heure.

Comme de nombreuses autres espèces du genre Bacillus, Bacillus anthracis possède une couche cristalline de surface (S layer). Cette structure, rarement présente chez les bactéries capsulées, semble située entre la paroi et la capsule. La couche cristalline représente 5 à 10 p. cent des protéines cellulaires et sa synthèse nécessite de l'énergie ce qui suggère qu'elle doit être importante pour la bactérie. In vitro, en l'absence de couche cristalline, le germe présente d'importantes altérations morphologiques et il est possible que cette structure soit indispensable pour la protection de Bacillus anthracis dans le sol, notamment vis-à-vis des chocs osmotiques. D'autres fonctions peuvent également être invoquées : structure permettant de solidariser la capsule et la paroi ou contrôle des échanges avec l'environnement.

Toutes les souches possèdent une séquence chromosomique de 277 bp, la séquence Ba813. Cette séquence semblait spécifique de Bacillus anthracis car elle n'est pas retrouvée chez les espèces proches comme ¤ Bacillus cereus ou Bacillus thuringiensis. Toutefois, la séquence Ba813 a été mise en évidence par Vaissaire et al. chez des souches de Bacillus sp. isolées du milieu extérieur et non identifiées.
Des études génétiques ont révélé un polymorphisme parmi les souches de Bacillus anthracis qui peuvent posséder de 2 à 6 copies d'une séquence de 12 bp située dans une région qui coderait pour une protéine de 30 kDa. Ce nombre variable de séquences répétées en tandem (VNTR pour Variable-Number Tandem Repeat) permet de reconnaître 5 types de souches, (VNTR)1 à (VNTR)5, et il semble exister une corrélation entre le type de souches et la distribution géographique (en Europe, les types les plus fréquents sont (VNTR)4 et (VNTR)5). Cette variabilité est mise à profit pour des études épidémiologiques.

Habitat et pouvoir pathogène

Bacillus anthracis est responsable du charbon bactéridien (ou fièvre charbonneuse ou maladie charbonneuse ou charbon ou, en anglais, anthrax), maladie mondialement répandue, atteignant de nombreuses espèces animales domestiques ou sauvages et transmissible à l'homme.
Le charbon bactéridien est inscrit sur la liste B de l'OIE (maladies de la liste B de l'Office International des Epizooties) et, en France, la fièvre charbonneuse des mammifères de toutes les espèces est une maladie réputée contagieuse qui donne lieu à déclaration et à l'application de mesures sanitaires (Décret n° 65-697 du 16 août 1965). En raison du risque d'infection pour l'homme, Bacillus anthracis est classé parmi les bactéries présentant un niveau risque 3 (voir le fichier ¤ "Classification des bactéries en fonction du risque d'infection pour l'homme").
Le charbon bactéridien (ou anthrax en anglais) a eu une importance historique considérable car son étude a permis à Pasteur de confirmer le rôle des germes dans les maladies et de populariser le concept de la vaccination.

Le charbon n'a plus une importance économique majeure dans de nombreux pays développés même si quelques foyers sont susceptibles d'apparaître occasionnellement. Ainsi, deux foyers ont été décrits en France au cours de l'année 1997 : l'un dans le Béarn (mort de 21 vaches dans 9 élevages, trois cas humains secondaires, un cas chez un chien) et l'autre en Savoie (mort d'au moins 39 bovins et peut être d'un cheval, pas de cas humains). Par contre, l'infection est endémique dans le cheptel des pays de l'Est, du pourtour méditerranéen, de l'Asie du Sud Est, d'Afrique et d'Amérique du Sud. Le nombre de cas humains est estimé par l'OMS entre 100 000 et 200 000 par an.

Selon Vaissaire et al., les risques de voir apparaître des cas de charbon chez l'homme et l'animal dans les pays développés sont liés aux facteurs suivants :
. abandon de la vaccination animale dans certaines régions ;
. moins bonne connaissance de la maladie par les jeunes vétérinaires et les jeunes éleveurs ;
. raisons économiques qui conduisent à ne pas rechercher de manière systématique les causes de la mort lorsque la mortalité apparaît sporadique ;
. non-enlèvement des carcasses par l'équarrisseur lors de mort d'étiologie non définie et, tout particulièrement en raison du coût, non-enlèvement des carcasses des petits ruminants ;
. oubli de l'emplacement exact des "champs maudits" ;
. réintroduction de certains rapaces comme les vautours, insensibles au charbon mais capables de disséminer les spores (principalement dans leurs fèces) et nourris avec des carcasses non contrôlées ;
. reprise des enfouissements clandestins dans certaines régions ;
. reprise des abattages clandestins avec consommation familiale de la viande ou consommation de la viande entre voisins et amis.

Selon le mode de contamination, le charbon peut être interne (ingestion ou inhalation de spores) ou externe (inoculation des spores au travers de la peau et des muqueuses). Le charbon interne est une maladie redoutable et d'évolution rapide.

Du fait de la gravité de l'infection et de la relative facilité à disséminer les spores, Bacillus anthracis est une des bactéries utilisables pour la guerre bactériologique. Son utilisation remonterait à la deuxième guerre mondiale et le Japon aurait dispersé 130 kg de bacilles en Chine Centrale. À titre expérimental, l'Angleterre et les États-Unis d'Amérique ont effectué des essais dans l'île de Gruinard (Écosse) où 4 hectares furent contaminés. En 1979, une épidémie de charbon pulmonaire s'est déclarée à Sverdlovsk (ex URSS), à quelques kilomètres d'un centre de recherche militaire et a tué 68 personnes. L'Irak a menacé d'utiliser des armes bactériologiques durant la guerre du Golfe et ce pays semblait détenir des bombes, des missiles et des réservoirs de mirages F1 chargés de spores de Bacillus anthracis. Actuellement, plus de 10 pays posséderaient ce germe dans leur arsenal militaire.
Outre la guerre sensu stricto, le bacille du charbon représente un risque terroriste ainsi, une alerte au charbon a été déclenchée à Phœnix (USA), en mars 1998, lorsqu'une agence financière a reçu une lettre sensée contenir des spores de Bacillus anthracis.
Les progrès de la biologie moléculaire peuvent permettre d'améliorer l'efficacité de cette arme biologique : construction de souches multirésistantes aux antibiotiques (la construction d'une telle souche a été publiée par des auteurs soviétiques), construction de souches capables de produire, en plus des toxines du charbon, d'autres toxines...

La transmission vectorielle de l'infection par des insectes hématophages (Stomox, Aedes, tabanidés) n'est pas exceptionnelle. Elle conduit à de nombreux cas de charbon externe et elle permet une transmission entre espèces animales ou une transmission de l'animal à l'homme.

Charbon animal

Les herbivores et en particulier les ruminants sont à la fois les plus exposés et les plus sensibles à l'infection mais, les omnivores (notamment les porcs) et moins fréquemment les carnivores sont susceptibles d'être infectés. L'infection des animaux sauvages (tels que les bisons ou les éléphants) peut conduire secondairement à des cas d'infections chez les animaux domestiques.

. Les formes aiguës ou septicémiques sont classiques chez les équidés et les bovidés et elles résultent, le plus souvent, de l'ingestion de spores. Elles débutent par une atteinte brusque de l'état général puis, en 12 à 24 heures, on note une dyspnée, une accélération du rythme cardiaque, une congestion suivie d'une cyanose des muqueuses, des pétéchies, souvent des coliques et des diarrhées sanguinolentes et, plus tardivement, des hémorragies vésicales. La mort intervient en 1 à 3 jours chez les bovins et en 3 à 6 jours chez les équins.

. Les formes suraiguës, fréquentes chez les petits ruminants, se traduisent par des symptômes similaires mais plus prononcés et par une mort rapide en quelques heures.
Ces formes suraiguës sont également observées chez les bovins et les chevaux : les animaux meurent brutalement et présentent parfois des saignements localisés aux orifices naturels. Chez le veau, les cas de charbon sont rares mais, un cas de forme suraiguë (mort brutale précédée d'un ballonnement) a été diagnostiqué (isolement d'une souche de Bacillus anthracis à partir de plusieurs organes) par Vaissaire et al. chez un veau élevé en élevage hors sol, nourri avec du lait reconstitué, du fourrage et du tourteau. A l'autopsie l'animal présentait un léger œdème avec congestion de la région laryngée et des ulcères de la caillette. Depuis deux ans, l'éleveur perdait régulièrement des veaux avec des signes cliniques comparables et il est possible que ces cas de mortalité soient dus au charbon.

. Les formes externes s'observent chez les suidés et les carnivores et parfois chez les herbivores (elles sont toutefois exceptionnelles chez les ovins). Elles consistent dans le développement d'une masse œdémateuse (la tumeur charbonneuse), localisée autour des nœuds lymphatiques superficiels drainant le point d'inoculation des spores. L'œdème s'étend aux régions adjacentes, une septicémie apparaît en 12 à 48 heures et l'infection évolue vers un charbon interne.

Les lésions, pratiquement identiques chez toutes les espèces, sont caractéristiques :
. sang noirâtre, épais et incoagulable ;
. splénomégalie importante avec une pulpe de consistance boueuse ;
. hémorragies vésicales et rénales ;
. congestion et parfois hémorragies intestinales ;
. tumeur charbonneuse interne ou externe.

De plus, le cadavre ne présente pas une rigidité complète et il se décompose très rapidement.

Charbon humain.

Chez l'homme, le charbon est le plus souvent une maladie professionnelle, sévissant aussi bien en zone rurale qu'en zone urbaine et résultant, le plus souvent, de la manipulation d'animaux morts de charbon ou de leurs produits.
Les principales professions exposées sont les éleveurs, les vétérinaires, les ouvriers d'abattoir, les équarrisseurs, les bouchers, les tanneurs, les ouvriers travaillant les os (fabrication de gélatine) ou les poudres d'os ou les poudres de sang ou la laine ou les autres phanères d'origine animale, les dockers manipulant les poudres d'os, les employés des entreprises de travaux publics (percement de routes ou d'autoroutes et autres travaux de terrassements), les artisans travaillant l'ivoire, les personnels de laboratoire...
Les touristes visitant des pays où le charbon est enzootique et ramenant des souvenirs fabriqués en peau ou en ivoire ou en phanères (poil, laine) sont également exposés.
La consommation de viandes mal cuites, provenant d'animaux morts de charbon, est également à l'origine de cas humains notamment, dans les pays en voie de développement. Les risques liés à la consommation de lait contaminé sont considérés comme faibles, mais l'excrétion dans le lait se produit au moment de la septicémie et, en cas de guérison, elle peut se poursuivre pendant plusieurs semaines. Lors du foyer survenu dans le Béarn en 1997, le lait d'une vache s'est avéré contaminé ce qui a conduit à instaurer une antibioprophylaxie chez les personnes ayant consommé ce lait.

Le charbon humain se présente sous trois formes reflétant la voie de contamination : une forme cutanée, le charbon d'inhalation et le charbon d'ingestion. Chacune de ces trois formes est susceptible de se compliquer de méningite ou de septicémie très graves.

. La forme cutanée est la plus fréquente et représente 90 à 95 p. cent des cas de charbon chez l'homme. Elle résulte de la contamination d'une plaie ou d'une simple abrasion cutanée par des spores. Elle se traduit après 2 à 5 jours d'incubation (avec des extrêmes allant de 12 heures à 2 semaines) par l'apparition d'une papule rouge puis d'une vésicule prurigineuse avec un œdème envahissant les tissus voisins puis laissant place à une escarre noirâtre (à l'origine du nom de la maladie) qui progresse de façon centrifuge. Dans 80 à 90 p. cent des cas, la guérison est spontanée. Dans les formes sévères, on note une adénite régionale et parfois une septicémie fréquemment mortelle en l'absence de traitement.

. Le charbon d'inhalation ou charbon pulmonaire résulte de l'inhalation de spores (cette forme était fréquente chez les ouvriers travaillant la laine). Les spores sont phagocytées par les macrophages alvéolaires et transportées dans les nœuds lymphatiques trachéobronchiques où elles donnent naissance à des formes végétatives qui se multiplient rapidement. La forme clinique associe des signes généraux et respiratoires, elle se complique de médiastinite hémorragique et d'hémoptysie et, en l'absence de traitement, son évolution est mortelle dans plus de 95 p. cent des cas.

. Le charbon d'ingestion ou charbon gastro-intestinal, rare dans les pays développés, se traduit par des troubles généraux (fièvre, état de choc) et digestifs (douleurs abdominales, vomissements, diarrhée sanglante) qui apparaissent après une incubation de 2 à 7 jours. Comme pour le charbon pulmonaire, le taux de mortalité est élevé.

Facteurs de pathogénicité

Le pouvoir pathogène de Bacillus anthracis repose principalement sur la présence d'une capsule et sur la synthèse de toxines.

Capsule

La capsule formée d'un polymère d'acide D-glutamique, caractérise les souches virulentes car elle s'oppose à la phagocytose. Elle est produite in vivo ou in vitro dans des conditions de culture particulière (Cf. supra). La synthèse de la capsule est gouvernée par un plasmide de 60 méga-daltons (plasmide pXO2) et les enzymes de synthèse sont codées par les gènes cap (capB, capC, capA) et dep.

Toxine protéique

La toxine protéique, codée par un plasmide de 110 méga-daltons (plasmide pXO1), est formée de trois protéines : le facteur I ou œdématogène ou EF (Edema Factor) codé par le gène lef, le facteur II ou antigène protecteur ou PA (Protective Antigen) codé par le gène pag et le facteur III ou létal ou LF (Lethal Factor) codé par le gène cya. Chacun de ces facteurs, injecté séparément à un animal, est dépourvu d'activité. Une activité toxique nécessite l'injection combinée du facteur I et du facteur II ou l'injection simultanée du facteur III et du facteur II.

. Le facteur II ou PA, de 85 kDa, suscite l'élaboration d'anticorps protecteurs. Lorsque le facteur II est neutralisé par les anticorps, les facteurs I et III sont inoffensifs. Le facteur II est responsable de la fixation sur les membranes des cellules eucaryotes en s'associant à un récepteur ubiquiste, de nature protéique et d'un poids moléculaire de 85 à 90 kDa. Après sa fixation, le facteur PA est clivé, soit par une protéase endocellulaire soit par une protéase sérique, en deux fragments : un fragment de 20 kDa (PA20) qui est libéré et un fragment de 63 kDa (PA63) qui reste lié au récepteur. PA63 joue le rôle d'un ligand pour le facteur œdématogène ou pour le facteur létal et les complexes PA63-EF ou PA63-LF sont ingérés par endocytose. Le facteur II a donc un rôle clé dans le pouvoir pathogène de la toxine charbonneuse car la phase de liaison aux récepteurs cellulaires est un stade indispensable à l'expression de l'activité toxique.
Compte tenu du rôle joué par le facteur II, on peut considérer que Bacillus anthracis sécrète 2 toxines ayant en commun le facteur II. La combinaison facteur I + facteur II correspond à la toxine œdématogène alors que la combinaison facteur III + facteur II correspond à la toxine létale. Ces deux toxines sont organisées selon un modèle A - B (A pour Activity et B pour Binding) retrouvé chez de nombreuses toxines mais avec une double originalité : a) les domaines A (facteurs I et III) et B (facteur II) sont portés par des protéines distinctes; b) le domaine B peut lier deux domaines A différents.

. Le facteur I ou EF, de 89 kDa, possède une activité de type adénylcyclase qui ne s'exprime qu'en présence d'une protéine eucaryote : la calmoduline. Le facteur I et la calmoduline forment un complexe enzymatique qui transforme l'ATP en AMPc. De nombreuses cultures de cellules sont sensibles au facteur œdématogène qui provoque une augmentation considérable de la concentration intracellulaire en AMPc. L'œdème résulterait d'une perturbation de l'équilibre ionique des cellules et, par ses effets mécaniques, il semble favoriser la dispersion des bactéries dans le tissu sous-cutané. De plus, la toxine œdématogène inhibe la phagocytose et le métabolisme oxydatif des neutrophiles.

. Le facteur III ou LF, de 83 kDa, fixe 3 atomes de zinc avec une forte affinité ce qui est nécessaire à son activité cytotoxique. Toutefois, il n'est pas prouvé qu'il s'agit d'une véritable métalloprotéase car aucune activité protéolytique n'a été identifiée. Le facteur LF possède deux activités : a) il est cytotoxique pour les macrophages et, certainement, pour d'autres cellules; b) il induit une libération massive de TNFa et d'IL-1 par les macrophages. La libération de ces deux cytokines pourraient expliquer l'effet létal du facteur III.

Autres facteurs de virulence

D'autres facteurs susceptibles de jouer un rôle dans la virulence ont été identifiés :

. La paroi de Bacillus anthracis contient un polysaccharide (galactose, N-acétylglucosamine, N-acétylmannosamine) apte à se lier à des lectines cellulaires et à assurer l'adhésion aux cellules de l'hôte.

. Le peptidoglycane de la paroi est faiblement acétylé ce qui confère à la bactérie une résistance au lysozyme.

. Bacillus anthracis produit un sidérophore, dérivé du catéchol et semblable à l'entérobactine de Escherichia coli.

Diagnostic bactériologique

Outre les diagnostics épidémiologiques, cliniques et nécropsiques (autopsies réalisées avec d'extrêmes précautions dans un local isolé et facile à désinfecter), il est souhaitable d'avoir recours à un diagnostic expérimental. Celui ci doit être effectué le plus rapidement possible (dans les 24 heures suivant la mort) car la présence d'un grand nombre de germes de putréfaction rend difficile, voire même impossible, l'isolement de Bacillus anthracis.

La simple coloration de Gram effectuée sur un frottis sanguin ou sur un décalque d'organe (foie ou rate par exemple) permet de visualiser de gros bacilles à Gram positif, souvent associés en courtes chaînettes. Cet examen direct nécessite un temps d'observation prolongé de l'ordre de 30 minutes avant de conclure à la négativité. Il existe un risque de confusion avec des clostridies souvent présentes dans le sang et les organes après la mort. La mise en évidence d'une capsule, à l'aide de colorations spéciales*, permet de différencier Bacillus anthracis des Clostridium sp.

L'isolement est réalisé sur des milieux usuels lorsque le prélèvement est vraissemblablement monomicrobien. En revanche lorsque le prélèvement est contaminé par d'autres germes, il convient de recourir à des milieux sélectifs comme le milieu PLET (Cf. infra). L'isolement par inoculation au cobaye est également possible. Elle consiste à déposer le prélèvement sur la peau préalablement scarifiée puis à isoler le germe à partir de l'animal inoculé. Cette technique expose à des risques de contamination importants et elle doit être réservée aux laboratoires possédant une animalerie très bien contrôlée.

Pour des échantillons de sol et, d'une manière générale, en cas de contamination importante du prélèvement, il est possible d'avoir recours à un chauffage des échantillons (15 minutes à 65 °C) pour éliminer les bactéries non sporulées et à l'utilisation de milieux sélectifs tels que le milieu PLET contenant de la polymyxine B (30 UI/mL), du lysozyme (40 mg/mL), de l'éthylène di-amine tétra-acétique (300 mg/mL) et de l'acétate de thallium (40 mg/mL). Ce milieu permettrait de détecter 3 spores par gramme de sol. La recherche du germe dans des échantillons de sol peut également avoir recours à l'inoculation expérimentale de cobayes ou de souris qui auront reçu au préalable des sérums antigangréneux et antitétanique (cette méthode, très sensible, est cependant réservée à des situations exceptionnelles lorsque la détection de Bacillus anthracis revêt un caractère d'urgence).

L'identification du germe est facile et seul le diagnostic différentiel Bacillus anthracis/¤ Bacillus cereus pose quelques problèmes (voir tableau I). L'absence de mobilité, la présence d'une capsule (obtenue in vitro dans des conditions spéciales, Cf. supra ), l'absence d'hémolyse en 24 heures, la sensibilité habituelle à la pénicilline et le pouvoir pathogène expérimental pour le cobaye suffisent, en tenant compte du contexte, à diagnostiquer Bacillus anthracis . Cette identification devra, ultérieurement, être confirmée par l'étude d'autres caractères : sensibilité au phage gamma, fermentation des sucres, présence dans la paroi d'un polysaccharide constitué de N-acétyl-D-glucosamine et de D-galactose (recherche effectuée par interaction de ce polysaccharide avec la lectine de Glycine max ou à l'aide d'anticorps monoclonaux).

L'inoculation par voie sous cutanée au cobaye d'une culture de 24 heures (0,3 à 0,5 mL d'une suspension de turbidité 0,5 de Mac Farland) permet d'apprécier le pouvoir pathogène. Une souche pathogène provoque la mort en 24 - 72 heures avec des lésions caractéristiques (œdème gélatineux, hématurie, épistaxis) et le germe peut être réisolé de nombreux tissus ou liquides biologiques (rate, foie, sang, liquide d'œdème). Cette inoculation expérimentale expose à des risques de contamination importants et elle doit être réservée aux laboratoires possédant une animalerie très bien contrôlée.

Lorsque les prélèvements ont subi une autolyse avancée, la mise en évidence du germe devient irréalisable mais il est possible de mettre en évidence le polysaccharide thermostable (galactose, N-acétylglucosamine, N-acétylmannosamine) grâce à une réaction d'immunoprécipitation. Le prélèvement est broyé, chauffé 5 minutes à 100 °C puis filtré. Le filtrat est ensuite déposé au-dessus d'un sérum spécifique contenu dans un tube à précipitation. Une réaction positive se traduit par l'obtention d'un précipité à l'interface des deux liquides. Cette réaction, connue sous le nom de test d'Ascoli, nécessite l'utilisation d'antisérums spécifiques non commercialisés en France.

La détermination de la séquence nucléotidique des plasmides pXO1 et pXO2 a permis de développer des sondes nucléiques très spécifiques de Bacillus anthracis puisqu'elles ne réagissent ni avec ¤ Bacillus cereus ni avec 31 autres espèces de Bacillus sp. L'analyse des VNTR associée à des techniques de "PCR multiplexe" (permettant la détection des gènes de virulence, la détection de l'espace intergénique cap B-cap C, et la détection de la séquence chromosomique Ba 813) permettent de connaître rapidement les caractéristiques génétiques des souches isolées. Ces techniques ont été utilisées par Vaissaire et al. lors des épisodes de fièvre charbonneuse apparus en 1997 en France. Elles ont montré :
. que les souches isolées des animaux étaient du type (VNTR)3 et qu'elles différaient des souches vaccinales (les souches vaccinales utilisées en France sont du type (VNTR)4 et elles sont démunies du plasmide pXO2 ; voir le paragraphe prophylaxie) ;
. qu'une souche isolée du sol (3000 spores par gramme) était également du type (VNTR)3 ;
. que des souches de Bacillus sp., possédant la séquence Ba 813 et isolées d'eaux de source, du sol, d'effluents et de boues de station d'épuration n'appartenaient pas à l'espèce Bacillus anthracis (ces souches cultivent sur le milieu PLET mais elles sont mobiles, hémolytiques, souvent résistantes à la pénicilline et semblent appartenir aux types (VNTR)2 (VNTR)4, (VNTR)5 ou (VNTR)6).

Les diagnostics sérologiques et allergiques, utilisables chez l'homme, ont moins d'intérêt. Le diagnostic sérologique (E.L.I.S.A. ou Western blott) semble d'un usage courant dans certains pays, notamment pour des études épidémiologiques et pour des études rétrospectives. Le diagnostic allergique (Anthrax Skin test) qui met en évidence une réaction locale d'hypersensibilité, est peu onéreux et permet un diagnostic précoce. Ce test, utlisé dans les pays de l'Est depuis 1957, permet d'évaluer la protection conférée chez l'homme par un vaccin vivant atténué.

Prophylaxie

La prophylaxie sanitaire ne permet que difficilement l'éradication de ce germe tellurique et sporulé. Elle a simplement pour but :
. D'assurer une décontamination d'aires limitées. Divers essais ont été effectués : traitements thermiques capables de chauffer le sol sur une profondeur de 10 cm à 300 °C, traitements de points d'eau dans le Kruger National Park avec 0,1 p. cent de bromure dodécylméthyl ammonium, traitement avec une solution à 40 p. cent de formaldéhyde des sols de Gruinard Island contaminés à la suite des essais effectués en 1940 (pour traiter les 4 hectares contaminés, il a fallu injecter 280 tonnes de formaldéhyde à 40 p. cent, en réalisant des injections tous les 20 centimètres).
. De limiter la contamination du milieu extérieur (interdiction d'autopsier en "plein champ" les animaux suspects, destruction des cadavres par incinération ou enfouissement dans une fosse d'au moins 2 mètres de profondeur et contenant de la chaux vive).
. De prévenir la contamination de l'homme par l'information des professionnels exposés et par le traitement préventif des sous produits animaux tels que la laine, le mohair ou les poudres d'os.

La vaccination est couramment pratiquée chez les animaux et plus rarement chez l'homme.
. Le vaccin vivant atténué de Pasteur et son dérivé, le vaccin Delpy, ont été obtenus en chauffant une souche virulente à 42 °C ce qui favorise la perte du plasmide pXO1 (codant pour les toxines). Ces vaccins peuvent être encore virulents pour l'animal et ils ne sont plus utilisés en France.
. Le vaccin Sterne est un vaccin vivant constitué d'une suspension de spores produites par une souche (souvent la souche 34F2), ayant perdu le plasmide pXO2 et donc non capsulée. Le vaccin Sterne, adjuvé à la saponine, est mondialement utilisé chez l'animal. La germination des spores contenues dans le vaccin engendre des bacilles non capsulés, facilement phagocytés mais pouvant produire de petites quantités de toxine suscitant l'apparition d'anticorps neutralisants. Administré à un animal affaibli, ce vaccin peut donner naissance à un charbon vaccinal. En URSS un vaccin de type Sterne, administré par scarification au niveau de l'épaule, a été utilisé chez l'homme. Des études sont en cours pour développer des vaccins utilisables par voie orale ce qui faciliterait la vaccination de la faune sauvage surtout celle des grands herbivores africains (hippopotames, buffles, éléphants, ...)
. Les vaccins acellulaires, constitués de fractions purifiées, ont été développés pour un usage chez l'homme. Ces vaccins sont fabriqués au Royaume Uni (filtrat de culture précipité à l'alun d'une souche 34F2 cultivée dans des conditions favorisant la production de l'antigène protecteur) et aux USA (filtrat de culture adsorbé sur hydroxyde d'alumine d'une souche non capsulée dérivée de la souche V770 produisant l'antigène protecteur mais peu de facteur létal et œdémateux). L'emploi de ces vaccins est réservé aux professionnels exposés et aux militaires (le département de la défense des USA envisage la vaccination de plus de deux millions de militaires). Le protocle de vaccination est très lourd (6 injections durant les 18 premiers mois puis un rappel tous les 6 mois) et l'efficacité est inférieure à celle conférée par un vaccin vivant.

L'antibioprohylaxie peut être utilisée, chez l'homme et chez l'animal non vacciné, lorsque les risques de contamination sont réels. Chez l'animal, l'antibiotique le plus utilisé est la pénicilline G. Chez l'homme on utilise généralement la ciprofloxacine ou la doxycycline. En cas de contre-indications à ces molécules, la pénicilline ou l'amoxicilline sont une alternative.

Sensibilité aux antibiotiques

Habituellement, Bacillus anthracis est sensible à la pénicilline G et la pénicillinothérapie est souvent considérée comme le traitement de choix aussi bien chez l'homme que chez l'animal. Toutefois, on connaît quelques souches résistantes et une telle souche a été isolée en France par Vaissaire et al. en 1997. Cette souche, produisant des bêta-lactamases, était résistante à la pénicilline G, à l'amoxicilline, à l'oxacilline et la céfalotine. Certaines souches produisent des céphalosporinases et les céphalosporines ne sont pas conseillées pour le traitement ou la prophylaxie. L'existence de souches résistantes doit conduire à effectuer un antibiogramme pour contrôler l'efficacité d'une pénicillinothérapie.

D'autres antibiotiques sont également actifs : gentamicine, chloramphénicol, ciprofloxacine, doxycycline, clindamycine, rifampicine, vancomycine, clarithromycine... La tétracycline, active in vitro, se révèle peu efficace in vivo.

Dans les formes graves, le traitement doit être précoce car la production des toxines est rapide.

Orientation bibliographique

Pour des informations fiables concernant les cas de charbon ou anthrax décrits depuis le mois d'octobre 2001 aux U.S.A. ainsi que dans d'autres pays, voir (en anglais), le fichier Anthrax du CDC (Centers for Disease Control and Prevention).

Synthèses

LEPPLA (S.H.) : Anthrax toxins. In : J. MOSS, B. IGLEWSKI, M. VAUGHAN et A.T. TU : Bacterial toxins and virulence factors in disease. Handbook of natural toxins, volume 8, Marcel Dekker Inc., New York, 1995, pp. 543-572.

OFFICE INTERNATIONAL DES EPIZOOTIES : Manual of recommended diagnostic techniques and requirements for biological products for lists A and B diseases. O.I.E., volume 1, 1989, 1/15-15/15.

RAMISSE (F.), HERNANDEZ (E.) et GOASDOUE (J.L.) : Bacillus anthracis et guerre biologique. Bull. Soc. Fr. Microbiol., 1998, 13, 145-151.

SIRARD (J.C.), MALVILLE (M.), FOUET (A.) et MOCK (M.) : Physiopathologie moléculaire de la maladie du charbon. Revue Méd. Vét., 1996, 147, 653-670.

TEYSSOU (R.), HANCE (P.) et BUISSON (Y.) : Les infections humaines à Bacillus. Bull. Soc. Fr. Microbiol., 1998, 13, 137-144.

TOMA (B.) : Bacillus. In : L. Le Minor et M. Véron : Bactériologie médicale, 2^ème édition, Flammarion Médecine-Sciences, 1989, p. 879-886.

TURNBULL (P.C.B.) : Anthrax vaccines : past, present and future. Vaccine, 1991, 9, 533-539.

VAISSAIRE (J.) : Le charbon bactéridien : accident professionnel d'hier, et toujours présent. Bull. Acad. Vét. de France, 1997, 70, 93-100.

Autres publications

BOWEN (J.E.) et TURNBULL (P.C.B.) : The fate of Bacillus anthracis in unpasteurized and pasteurized milk. Letters Appl. Microbiol., 1992, 15, 224-227.

JACKSON (P.J.), WALTHERS (E.A.), KALIF (A.S.), RICHMOND (K.L.), ADAIR (D.M.), HILL (K.K.), KUSKE (C.R.), ANDERSEN (G.L.), WILSON (K.H.), HUGH-JONES (M.) et KEIM (P.) : Characterization of the variable-number tandem repeat in vrrA from different Bacillus anthracis isolates. Appl. Environ. Microbiol. 1997, 63, 1400-1405.

LECHNER (S.), MAYR (R.), FRANCIS (K.P.), PRÜb (B.M.), KAPLAN (T.), WIEbNER-GUNKEL (E.), STEWART (G.S.A.B.) and SCHERER (S.): Bacillus weihenstephanensis sp. nov. is a new psychrotolerant species of the Bacillus cereus group. Int. J. Syst. Bacteriol., 1998, 48, 1373-1382.

PATRA (G.), SYLVESTRE (P.), RAMISSE (V.), THÉRASSE (J.) et GUESDON (J.L.) : Isolation of a specific chromosomic DNA sequence of Bacillus anthracis and its possible use in diagnosis. FEMS Immunol. Med. Microbiol., 1996, 15, 223-231.

PATRA (G.), VAISSAIRE (J.), WEBER-LEVY (M.), LE DOUJET (C.) et MOCK (M.) : Molecular characterization of Bacillus strains involved in outbreaks of anthrax in France in 1997. J. Clin. Microbiol., 1998, 36, 3412-3414.

VAISSAIRE (J.), MOCK (M.), PATRA (G.), VALOGNES (A.), GRENOUILLAT (D.), PION (I.), GAUTHIER (D.) et RICART (J.) : Cas de charbon bactéridien en France en 1997 chez différentes espèces animales et chez l'homme. Applications de nouvelles méthodes de diagnostic. Bull. Acad. Vét. de France, 1997, 70, 445-456.

WATSON (A.) et KEIR (D.) : Information on which to base assessments of risk from environments contaminated with anthrax spores. Epidemiol. Infect. 1994, 113, 479-490.

AVIS JURIDIQUE IMPORTANT : Les informations qui figurent sur ce site sont soumises à une clause de non responsabilité et sont protégées par un copyright.

* : Colorations permettant la mise en évidence de la capsule de Bacillus anthracis :

. Coloration de Loeffler au bleu de méthylène

Bleu de méthylène à 1 p. cent dans l'éthanol à 95 p. cent : 30 mL
Potasse à 0,001 p. cent en solution aqueuse : 1 mL
Eau distillée : 100 mL
Laisser vieillir 1 an.

Recouvrir de colorant un frottis fixé et laisser agir une minute. Rincer. La capsule apparaît sous la forme d'un halo violacé entourant la bactérie.

. Coloration de Giemsa

Fixer le frottis à l'alcool méthylique durant 3 à 5 minutes. Laisser sécher à l'air.
Diluer le colorant de Giemsa : 1 volume dans 10 volumes d'eau distillée.
Immerger la lame dans le colorant dilué pendant 20 à 30 minutes.
Laver à l'eau distillée. Laisser sécher à l'air.

La capsule apparaît colorée en mauve.

. Coloration de Wright

Colorant de Wright
Tampon (KH₂PO₄ : 6,63 g ; Na₂HPO₄ : 3,2 g ; eau distillée : 1000 mL)

Sécher le frottis à l'air.
Recouvrir de colorant de Wright en comptant les gouttes. Laisser agir 1 à 5 minutes.
Ajouter une quantité égale de tampon et mélanger. Laisser agir 3 à 7 minutes.
Laver à l'eau. Laisser sécher à l'air.

La capsule apparaît colorée en mauve.

. Coloration de Olt

Fixer le frottis à la chaleur.
Recouvrir d'une solution aqueuse à 3 p. cent de safranine.
Chauffer jusqu'à ébullition.

La capsule apparaît colorée en rose.

. Coloration de Hiss (germes en culture)

Mélanger sur une lame une goutte d'une suspension opalescente de culture et une goutte de sérum de cheval.
Étaler, laisser sécher à l'air.
Fixer à la chaleur.
Recouvrir le frottis avec une solution aqueuse de cristal violet à 1 p. cent.
Chauffer jusqu'à émission de vapeur. Maintenir une minute.
Rincer avec du sulfate de cuivre en solution aqueuse à 20 p. cent.
Les capsules apparaissent comme des halos très faiblement colorés en bleu.

. Méthode classique à l'encre de chine (de marque Pélican) mise en œuvre sur des cultures.

Retour