J.P. Euzéby : Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire |
Créé le 15 décembre 1999
Dernière mise à jour partielle le 01 mars 2010
FRANCISELLA, FRANCISELLA NOVICIDA, FRANCISELLA TULARENSIS
Autres dénominations :
. Francisella novicida : "Pasteurella novicida".
. Francisella tularensis : "Bacterium tularense", "Pasteurella tularensis", "Brucella tularensis", "Francisella tularense" (sic).
. Francisella tularensis subsp. holarctica : "Francisella tularensis var. palaearctica (ou biovar Palaearctica)", "Francisella tularensis type B".
. Francisella tularensis subsp. mediasiatica : "Francisella tularensis var. mediasiatica (ou biovar Mediasiatica)".
. Francisella tularensis subsp. tularensis : "Francisella tularensis var. tularensis (ou biovar Tularensis)", "Francisella tularensis subsp. nearctica (ou biovar Nearctica)", "Francisella tularensis type A".
Voir aussi les fichiers : ¤ "Francisella noatunensis", ¤ "Francisella philomiragia" et ¤ "Thiotrichales, Francisellaceae, Piscirickettsiaceae".
Systématique
Durant de nombreuses années, la position taxonomique du genre Francisella a été incertaine. En effet, en raison d'un pouvoir pathogène important, peu de travaux ont été consacrés à la classification de ces bactéries. Les études d'hybridation ADN-ADN et la valeur du G + C p. cent révèlent que le genre Francisella n'est apparenté ni au genre Brucella ni au genre Escherichia ni au genre Pasteurella ni au genre Yersinia. L’étude des séquences des ARNr 16S montre que les Francisella spp. appartiennent à la classe des ¤ Gammaproteobacteria .
La deuxième édition du Bergey's Manual of Systematic Bacteriology place le genre Francisella dans la familles des ¤ Francisellaceae (ordre des ¤ Thiotrichales, classe des ¤ Gammaproteobacteria, phylum ou division des ¤ "Proteobacteria", domaine ou empire des "Bacteria" ou des "Eubacteria").
Au sein de cette famille, les Francisella spp. sont proches de Wolbachia persica.
Au sein des ¤ Gammaproteobacteria, le genre Francisella est relativement proche du genre ¤ Piscirickettsia (famille des ¤ Piscirickettsiaceae).
Les Approved Lists of Bacterial Names citent le genre Francisella et les espèces Francisella novicida et Francisella tularensis.
Ces deux espèces présentent des pourcentages d'hybridation ADN-ADN supérieurs à 78 (voir le fichier ¤ "Définitions d'une genomospecies et d'une espèce bactérienne), la transformation est obtenue avec une grande fréquence lorsque des cellules de Francisella novicida sont traitées par de l'ADN de Francisella tularensis et les séquences des ARNr 16S présentent une homologie de 99,2 p. cent. Aussi, pour Hollis et al. (1989) et pour Forsman et al. (1994), Francisella novicida et Francisella tularensis sont des synonymes hétérotypiques et Francisella novicida devrait être considérée comme un biovar ou une sous-espèce de Francisella tularensis. De fait, dans la deuxième édition du Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, A.B. Sjöstedt propose de transférer Francisella novicida dans l'espèce Francisella tularensis ("Francisella tularensis subsp. novicida"). Toutefois, cette nomenclature n'est pas encore validement publiée et elle est dépourvue de statut dans la nomenclature bactérienne.
Sur la base du pouvoir pathogène et de l'habitat, Olfsujev et al. reconnaissaient l'existence de deux biovars (ou variétés) au sein de l'espèce Francisella tularensis, Francisella tularensis biovar Tularensis (ou biovar Nearctica) et Francisella tularensis biovar Holarctica (ou Palaeartica). Les travaux de Jellison et al. confirment l'existence de ces deux biovars mais, ces auteurs les désignent sous les noms de Francisella tularensis type A (pour Francisella tularensis biovar Tularensis) et de Francisella tularensis type B (pour Francisella tularensis biovar Holarctica). Ultérieurement, Aikimbaev a décrit un troisième biovar, Francisella tularensis biovar Mediasiatica.
En 1983, Olsufjev et Meschcheryakova proposent d'élever ces biovars au rang de sous-espèces et ils valident les nomenclatures de Francisella tularensis subsp. tularensis, de Francisella tularensis subsp. holarctica et de Francisella tularensis subsp. mediasiatica.
En 1989, à la suite de travaux portant sur les caractères biochimiques, sur la composition des acides gras et sur les homologies ADN-ADN, Hollis et al. transfèrent Yersinia philomiragia dans le genre Francisella avec la dénomination de ¤ Francisella philomiragia.
En 2007, deux sous-espèces seront identifiées au sein de l'espèce ¤ Francisella philomiragia : Francisella philomiragia subsp. philomiragia et Francisella philomiragia subsp. noatunensis.
En 2009, le taxon Francisella philomiragia subsp. noatunensis sera élevé au rang d'espèce : ¤ Francisella noatunensis qui comprend deux sous-espèces (Francisella noatunensis subsp. noatunensis et Francisella noatunensis subsp. orientalis).
Toutes les espèces du genre Francisella, ainsi que Wolbachia persica et deux bactéries endosymbiontes des tiques, se caractérisent par la présence de neuf séquences signatures (voir le fichier ¤ "Thiotrichales, Francisellaceae, Piscirickettsiaceae").
Caractères bactériologiques (Francisella novicida, Francisella tularensis)
Les Francisella spp. (autres que ¤ Francisella philomiragia) sont des coccobacilles à Gram négatif, de 0,2 à 1,7 mm de longueur sur 0,2 à 0,7 mm de diamètre (Francisella tularensis mesure 0,2-0,7 X 0,2 µm et Francisella novicida 1,7 X 0,7 µm), immobiles, non sporulés, aérobies strictes (mais la culture est favorisée par une incubation dans une atmosphère micro-aérophile), faiblement catalase positive, oxydase négative, nitrate réductase négative, acidifiant lentement et faiblement les sucres sans production de gaz, ne produisant pas d'hydrogène sulfuré en milieu TSI (Triple Sugar Iron), produisant de l'hydrogène sulfuré dans les milieux enrichis en cystéine, uréase négative, indole négative, n'hydrolysant pas la gélatine.
Dans les tissus infectés, la morphologie est polymorphe : les cellules s'allongent, elles peuvent donner des filaments qui se fragmentent et des formes minutes (taille d'environ 300 nm) sont observées.
Les formes virulentes de Francisella tularensis sont entourées d'une capsule de 0,02 à 0,04 µm d'épaisseur dont la perte n'affecte pas la viabilité mais s'accompagne d'une perte de la virulence. Les pourcentages en lipides de la paroi et de la capsule sont inhabituels pour une bactérie à Gram négatif puisqu'ils sont respectivement de 70 et de 50 et la nature des acides gras est caractéristique du genre Francisella.
Francisella novicida est sensible à l'érythromycine, elle acidifie le glucose, le glycérol, parfois le maltose et elle est citrulline-uréidase positive (capable de convertir la L-citrulline en ornithine). Contrairement à Francisella tularensis, cette espèce acidifie le saccharose.
Les souches de Francisella tularensis subsp. tularensis sont sensibles à l'érythromycine, aux autres macrolides et à la lincomycine. Elles acidifient le glucose, le glycérol, le maltose, mais pas le saccharose et elles sont citrulline-uréidase positive.
Les souches de Francisella tularensis subsp. holarctica acidifient le glucose et le maltose mais pas le saccharose et elles sont citrulline-uréidase négatives. Les souches de Francisella tularensis subsp. holarctica se répartissent en trois biovars.
. Les souches du biovar I sont sensibles à l'érythromycine et elles n'acidifient pas le glycérol.
. Les souches du biovar II sont résistantes à l'érythromycine, aux autres macrolides et à la lincomycine (la croissance est possible dans des milieux contenant 3200 à 6400 µg/mL de l'un de ces antibiotiques) et elles n'acidifient pas le glycérol.
. Les souches du biovar Japonica sont sensibles à l'érythromycine mais, contrairement aux souches du biovar I, elles acidifient le glycérol.
Les souches de Francisella tularensis subsp. mediasiatica sont sensibles à l'érythromycine, elles acidifient le glycérol mais pas (ou très faiblement) le glucose et le maltose et elles sont citrulline-uréidase positive.
Les principaux caractères permettant de différencier les espèces et sous-espèces du genre Francisella figurent dans le tableau I.
La culture est difficile et la présence de cystéine ou de cystine est indispensable pour la croissance de Francisella tularensis (à l'exception de quelques souches) et elle favorise la croissance de Francisella novicida. L'étude du génome de Francisella tularensis subsp. tularensis montre que plus de 10 p. cent des gènes contiennent des insertion ou présentent des délétions ou des substitutions. Ces "anomalies" génétiques sont à l'origine d'un mauvais fonctionnement de certaines voies métaboliques ce qui explique que la culture des Francisella spp. est toujours lente et difficile.
Les principaux milieux utilisés pour l'isolement et la culture sont le milieu de Francis*, le milieu de McCoy et Chapin*, le milieu glucose-cystéine-peptone*, une gélose BCYE* ou, plus simplement, une gélose chocolat enrichie en IsoVitaleX. Sur ces milieux, après incubation à 37 °C, la culture apparaît en deux à quatre jours (taille des colonies d'environ 2 à 3 mm pour Francisella tularensis et de 4 à 6 mm pour Francisella novicida). La croissance est stimulée par la présence de dioxyde de carbone mais elle est extrêmement faible à une température de 28 °C. D'une manière générale, Francisella novicida cultive plus rapidement et donne une culture plus abondante que Francisella tularensis.
. Sur milieu de Francis, les colonies ont un aspect glaireux et elles s'entourent d'un halo de décoloration verdâtre.
. Sur milieu de McCoy et Chapin les colonies sont plus maigres mais elles n'ont pas un aspect glaireux et sont donc mieux séparées les unes des autres.
. Sur milieu glucose-cystéine-peptone, les colonies sont rondes, lisses, légèrement visqueuses, de couleur bleu grisâtre et elles s'entourent d'un halo de décoloration verdâtre.
. Sur gélose BCYE (Buffer Charcoal Yeast Extract), les colonies sont rondes, lisses mais ne présentent pas une couleur bleu grisâtre.
. Sur gélose chocolat enrichie en IsoVitaleX, les colonies sont blanches et lisses.
Certaines souches de Francisella tularensis ou de Francisella spp. sont atypiques :
. Bernard et al. (1994) ont décrit des souches de Francisella tularensis non exigeantes en cystine ou cystéine.
. Clarridge et al. (1996) ont isolé, de prélèvements d'origine humaine, deux souches de Francisella spp., oxydase négative (à la différence de Francisella philomiragia), capables de croître sur gélose au sang (à la différence de Francisella tularensis) et n'acidifiant pas le glycérol mais possédant une citrulline-uréidase (à la différence de Francisella novicida et de Francisella tularensis).
Habitat et pouvoir pathogène (Francisella novicida, Francisella tularensis)
Francisella novicida
L'habitat et le pouvoir pathogène de Francisella novicida sont mal connus. La première souche de Francisella novicida a été isolée d'un prélèvement d'eau effectué en 1951 dans l'Utah. Jusqu'à l'année 1989, cette souche était l'unique représentant de l'espèce. En 1989, Hollis et al. rapportent l'isolement de deux souches de Francisella novicida à partir de prélèvements d'origine humaine. Une souche a été isolée des nœuds lymphatiques chez un sujet préalablement en bonne santé et présentant une infection comparable à la tularémie ulcéro-ganglionnaire (Cf. infra) et une souche a été isolée du sang chez un individu âgé et alcoolique présentant une infection comparable à la forme typhoïde de la tularémie (Cf. infra).
Francisella tularensis
Francisella tularensis a été isolée pour la première fois en 1912, dans le conté de Tulare (Californie), à partir de rongeurs présentant des signes cliniques évoquant la peste.
Francisella tularensis est responsable de la tularémie également appelée "rabbit fever", "hare fever", "deerfly fever" ou "lemming fever" par les Américains. Cette bactérie est isolée du milieu extérieur et de très nombreuses espèces animales domestiques ou sauvages : mammifères, oiseaux, poissons, amphibiens, reptiles, arthropodes (puces, poux, punaises, moustiques, taons, tiques), amibes (la contamination des amibes expliquerait, partiellement, la survie du germe dans l'eau et dans la boue). Les principaux réservoirs de germes sont les rongeurs, les lagomorphes, les amibes et les tiques. Ces dernières jouent également le rôle de vecteur.
Dans le milieu extérieur, la survie est fonction de la température. Au-dessous de 0 °C, Francisella tularensis persiste jusqu'à 9 mois dans l'eau, la boue, la paille, les grains... alors que la survie ne dépasse pas quelques jours au-dessus de 10 °C. Dans les cadavres d'animaux morts de tularémie, la survie atteint 6 mois ou plus pour des températures inférieures à 0 °C mais, au-dessus de 5 °C, la persistance ne dépasse pas quelques jours.
La distribution géographique et le pouvoir pathogène sont variables selon la sous-espèce :
. Classiquement, on considérait que la distribution géographique de Francisella tularensis subsp. tularensis était limitée à l'Amérique du Nord. Toutefois, en 1998, Gurycova rapporte l'isolement de 17 souches à partir d'arthropodes collectés en Slovaquie (près de Bratislava).
Francisella tularensis subsp. tularensis est très pathogène pour le lapin (l'injection sous-cutanée de une ou de quelques bactéries est toujours mortelle) et pour l'homme (l’inhalation ou l’introduction par voie intradermique de 10 à 50 bactéries suffisent à provoquer une infection clinique et le taux de mortalité peut atteindre 30 p. cent en l'absence de traitement).
Les principaux réservoirs de germes sont les lagomorphes, les écureuils et les tiques.
. Francisella tularensis subsp. holarctica a une distribution géographique large : Europe, Asie, Amérique du Nord. Le biovar I est présent dans le nord et le centre de l'Europe, dans le nord et l'est de la Sibérie, en Extrême-Orient, au Kazakhstan et en Amérique du Nord (en Amérique du Nord, ce biovar est beaucoup moins fréquent que Francisella tularensis subsp. tularensis). Le biovar II est retrouvé en Asie, dans le centre et dans l'est de l'Europe ainsi qu'au Caucase. La majorité des souches de Francisella tularensis isolée dans l'ouest de la Sibérie et au Kazakhstan appartiennent à ce biovar. Le biovar Japonica est cantonné au Japon.
Francisella tularensis subsp. holarctica est modérément pathogène pour le lapin (par voie sous-cutanée, la dose létale est de 108 à 109 bactéries) et pour l'homme (en l'absence de traitement, le taux de mortalité ne dépasse pas 0,5 p. cent).
Les principaux réservoirs de germes sont les petits rongeurs, les lagomorphes, les tiques et l'eau.
. Francisella tularensis subsp. mediasiatica est isolée uniquement dans certaines régions de l'Asie centrale (vallées et deltas de l'Amu-Darya, de l'Ili et du Tshu). Son pouvoir pathogène est comparable à celui de Francisella tularensis subsp. holarctica et les principaux réservoirs sont le lièvre, la gerbille et les tiques.
En France, la tularémie est due à Francisella tularensis subsp. holarctica. Elle sévit régulièrement dans les départements suivants : Doubs, Isère, Marne, Aube, Loir et Cher, Indre et Loire, Vienne et Dordogne. D’autres départements sont toutefois irrégulièrement infectés : Haute Saône, Jura, Ain, Hautes Alpes, Alpes de Haute Provence, Vaucluse, Sarthe, Loiret, Charente, Charente Maritime, Creuse, Allier, Gers... En revanche, la Bretagne, les Landes, les Pyrénées, le Bassin méditerranéen, les Alpes et la Corse semblent indemnes de tularémie.
La contamination de l'homme et des animaux peut s’effectuer, de manière directe ou indirecte, par de nombreuses voies : voie cutanée ou muqueuse (Francisella tularensis traverse la peau ou les muqueuses saines et la simple manipulation des cadavres d'animaux morts ou à plus forte raison leur dépeçage sont une source majeure de contamination de l'homme), aérosols, ingestion de viande d’animaux contaminés, ingestion d’eau, piqûres de tiques (les tiques infectées [Amblyomma, Dermacentor, Haemaphysalis, Ixodes, Ornithodoros] transmettent le germe à leur descendance et sont capables d’entretenir l’infection de façon pérenne), piqûres d'autres arthropodes (taons, moustiques...), morsures ou griffures de chat...
L'incidence de la maladie qui était particulièrement forte dans les années 1930-1950 a fortement baissé aux USA et dans les pays de l'ancienne URSS. Ainsi, durant l'hiver 1941-1942, 67000 cas ont été déclarés dans la région de Rostov-on-Don. Pour la seule année 1939, 2191 cas de tularémie ont été diagnostiqués aux USA alors que la moyenne des 10 dernières années est d'environ 125.
En France, entre septembre 1991 et juin 1994, 112 souches de Francisella tularensis ont été isolées à partir de lièvres en provenance de 45 départements et, durant la même période, l'incidence de la maladie chez l'homme a été estimée à 60 cas par an.
Les rongeurs et les lièvres contaminés présentent soit des septicémies mortelles en 2 à 3 jours soit des formes subaiguës accompagnées d’une asthénie intense et mortelle en une semaine. A l’autopsie, les organes sont congestionnés, la rate présente une augmentation de taille (rate allongée en cigare) et des micro-abcès sont souvent visibles sur de nombreux organes et notamment sur la rate.
Chez le chat, l'infection a une traduction clinique variable : formes inapparentes révélées uniquement par sérologie, septicémie mortelle ou infection subaiguë. Dans ce dernier cas, on note de la fièvre, de l’anorexie, une indifférence, des adénites localisées aux pharynx, à la région cervicale et à l’intestin ou une adénite généralisée, des ulcérations de la langue ou de la muqueuse buccale, une splénomégalie, une hépatomégalie et parfois un ictère. A l’autopsie, de nombreux foyers de nécrose d’une taille de 1 à 4 mm et de couleur grisâtre sont visibles sur le foie, la rate et les poumons. L’examen nécropsique révèle également des lésions d’entérocolite caractérisées par des hémorragies, des foyers de nécrose et des ulcérations de la muqueuse de l’intestin. Les ulcérations sont particulièrement visibles sur les plaques de Peyer.
Les chats infectés, présentant ou non des signes cliniques, peuvent contaminer l’homme par morsures ou griffures. Entre 1928 et 1993, 51 cas de tularémie humaine transmise par le chat ont été rapportés dans la littérature scientifique. La transmission de l’infection est liée à la présence de bactéries dans la bouche ou sur les griffes, présence consécutive à la chasse ou à l’ingestion d'animaux contaminés (rongeurs, lièvres, lapins...).
La tularémie est peu documentée chez le chien et cette espèce semble relativement résistante à l'infection. Après un à trois jours d'incubation apparaît de la fièvre, un écoulement nasal et oculaire et une nécrose des amygdales. Expérimentalement, on observe de la fièvre, un écoulement nasal et oculaire, une abcédation au point d’injection et un érythème vésiculopapuleux. L’évolution est favorable même en l’absence de traitement.
Le cheval infecté présente de la fièvre, de l’asthénie, une boiterie et un œdème des membres.
Les bovins semblent résistants par contre, l’infection des ovins conduit à de la fièvre, à une asthénie, à une diarrhée et à des difficultés respiratoires.
Le porc adulte est atteint de formes inapparentes mais le porcelet contaminé présente de la fièvre, une asthénie et une dyspnée.
Les primates de jardins zoologiques ou de laboratoires peuvent développer des formes comparables à la forme typhoïde de l’homme (Cf. infra) et présenter des complications pulmonaires. Le taux de mortalité peut atteindre 20 à 25 p. cent en dépit du traitement. A l'autopsie, on note des foyers de nécrose hépatique, une inflammation de la rate, des lésions de néphrite interstitielle, des adénites, des lésions nécrotiques du jéjunum et des lésions pulmonaires.
Les oiseaux et les poissons sont insensibles.
En France, l’homme se contamine principalement au contact de lièvres ou des petits rongeurs. La simple manipulation d’un animal malade ou mort suffit à provoquer une infection et explique que la fréquence de la tularémie est plus élevée parmi les chasseurs, les gardes-chasses, les forestiers et les agriculteurs. La contamination par voie orale a été décrite chez des cuisinières voulant vérifier (avant cuisson) la qualité de leurs marinades et chez des enfants portant leurs doigts à la bouche. Par contre, l’ingestion de viande cuite n’est pas à l’origine de tularémie car Francisella tularensis est détruit en 10 minutes à des températures de 55 - 60 °C. La contamination par piqûres de taons et surtout de tiques est fréquente aux USA mais elle existe également en France. D’autres voies de contamination sont possibles : morsures ou griffures de chat, ingestion d'eau, inhalation de poussières produites par la manipulation de foin ou de graines contaminés...
L’homme apparaît très réceptif à Francisella tularensis subsp. tularensis et l’inhalation ou l’introduction par voie intradermique de 10 à 50 bactéries suffisent à provoquer une infection cliniquement exprimée. La dose infectante est beaucoup plus importante (de l'ordre de 107 bactéries) lors d'une contamination par voie orale ou lors d'une contamination par Francisella tularensis subsp. holarctica ou lors d'une contamination par Francisella tularensis subsp. mediasiatica.
Après une période d’incubation de 1 à 14 jours, la tularémie de l’homme se caractérise par une hyperthermie, des frissons, une myalgie, un malaise et de l’asthénie. Puis elle peut revêtir 5 formes principales selon la voie de contamination et la virulence de la souche :
. La forme ulcéro-ganglionnaire est la plus fréquente (75 à 85 p. cent des cas). Elle se caractérise par une ulcération cutanée au point d’inoculation accompagnée d’une adénopathie satellite. Dans 10 à 15 p. cent des cas, on note des complications pulmonaires.
. La forme ganglionnaire observée dans 5 à 10 p. cent des cas se traduit uniquement par une adénopathie sans ulcération.
. La forme typhoïde est une forme purement fébrile associée à un état de prostration, à un choc septique et à une perte de poids. Elle représente 5 à 10 p. cent des cas de tularémie lors d’infections par Francisella tularensis subsp. tularensis mais elle a également été observée avec Francisella tularensis subsp. holarctica. Des complications pleuro-pulmonaires sont observées dans 30 à 80 p. cent des cas.
. La forme oculaire (syndrome oculo-glandulaire de Parinaud) concerne 1 à 2 p. cent des malades. Elle est consécutive à une inoculation conjonctivale par l'intermédiaire des doigts souillés. La conjonctivite est unilatérale, douloureuse, rouge et elle s’accompagne d’une adénopathie locale et d’un syndrome infectieux sévère.
. La contamination par voie orale conduit à une forme angineuse ou pharyngo-ganglionnaire avec une amygdalite unilatérale et douloureuse, un tableau fébrile et une adénopathie sous-maxillaires et jugulo-carotidienne.
. L'inhalation d'aérosols contaminés est à l'origine d'une maladie généralisée (fièvre, frissons, fatigue, maux de tête, malaise) parfois accompagnée de signes bronchiolite, de pleuropneumonie ou pneumonie aiguës. Ces formes sont observées principalement chez les agriculteurs et, dans les années 1966-1967, une épidémie impliquant plus de 600 patients a été observée chez des agriculteurs suédois. Des troubles généraux ont été observés chez 140 individus présentant une sérologie positive, mais seuls 10 p. cent d'entre eux présentaient des troubles broncho-pulmonaires.
Sans traitement, le taux de mortalité est de l’ordre de 0,1 p. cent en Europe (infections dues à Francisella tularensis subsp. holarctica) mais, en Amérique du Nord, il peut atteindre 6 p. cent lors d'infection par Francisella tularensis subsp. tularensis. La mort est principalement observée dans les formes typhoïdes, lors de pneumonies ou lors de complications pulmonaires.
Utilisation de Francisella tularensis comme arme biologique
Compte tenu de sa pathogénicité, Francisella tularensis est une des bactéries pouvant être utilisée lors d'actes de malveillance, de terrorisme ou de guerre bactériologique. Des études, concernant son utilisation dans le domaine militaire, ont été effectuées par les japonais, les américains, les soviétiques et, peut-être, par d'autres pays. Aux Etats Unis et en Union Soviétique les chercheurs ont développé des souches résistantes au chloramphénicol, à la tétracycline et à la streptomycine. Plusieurs dizaines de milliers de cas de tularémie ont été observés durant la deuxième guerre mondiale chez des soldats allemands et russes ce qui a conduit à formuler l'hypothèse d'une utilisation intentionnelle de cette bactérie. Il faut toutefois remarquer qu'une recrudescence de la tularémie est observée lors de nombreuses guerres sans doute en raison de mauvaises conditions d'hygiène. Ainsi, lors des guerres civiles en Bosnie et au Kosovo, une augmentation de l'incidence de la tularémie a été observée alors que l'utilisation du germe en tant qu'arme biologique n'a jamais été évoquée.
Francisella tularensis n'est pas concernée par le plan Biotox. Toutefois, selon l'Institut de Veille Sanitaire ou les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), Francisella tularensis et notamment la sous-espèce Francisella tularensis subsp. tularensis pourrait être utilisée comme arme biologique. La dissémination par aérosol serait le scénario le plus probable car elle permet d’obtenir un nombre maximum de victimes. Un rapport de l’OMS estime que 50 kg de Francisella tularensis subsp. tularensis, répandus sur une zone urbaine de 5 millions d’habitants, pourraient entraîner 250 000 cas de maladie, avec présence de formes pleuro-pulmonaire et septiques, et 19 000 décès. En se basant sur ces données, les CDC ont estimé que le coût d'une attaque bioterroriste serait de 5,4 billions de dollars pour 100 000 personnes exposées.
Selon l'Institut de Veille Sanitaire (voir le fichier Guide pour l’investigation épidémiologique Tularémie), les scénarios pouvant faire évoquer une malveillance ou une attaque bioterroriste par Francisella tularensis en France sont les suivants :
. survenue brutale d’un syndrome "grippal" chez un grand nombre de personnes, progressant vers un pleuropneumonie ou septicémie chez une proportion importante de malades ;
. cas de tularémie regroupés sur une zone géographiquement limitée, hors du contexte épidémiologique habituel (zone urbaine au lieu de zone rurale) ;
. cas de tularémie touchant des personnes de tous âges et des 2 sexes et personnes auparavant en bonne santé (le risque dépendant du degré d’exposition à l’agent);
. cas de tularémie sans exposition zoonotique ou rurale à risque rapportée (contact avec lièvres ou autres rongeurs, ingestion d’eau potentiellement contaminée) ;
. suspicion (devant la survenue d’un décès chez un cas) ou confirmation d’infection à Francisella tularensis subsp. tularensis, jamais diagnostiquée en France jusqu’à présent.
Facteurs de pathogénicité (Francisella tularensis)
Les facteurs de pathogénicité sont très mal connus et de nombreuses énigmes subsistent. Ainsi, la tularémie peut être contractée par ingestion d'eau contaminée mais aucune invasine n'a été identifiée et les mécanismes qui permettent à la bactérie d'envahir l'organisme à partir de l'intestin sont inconnus.
La séquence du génome de la souche SCHU S4 de Francisella tularensis subsp. tularensis a été publiée en 2005. Le génome comprend 1804 gènes dont certains pourraient coder pour la synthèse de pili de type IV, un système de sécrétion de type II (mais aucune protéine excrétée n'a été identifiée chez les Francisella spp.), un système d'acquisition du fer, un polysaccharide de surface et une capsule formée d'un polymère d'acide D-glutamique. Deux séquences génétiques de 33,9 kb, contenant 25 gènes, ayant un G + C p. cent compris entre 26,6 et 31,2 (contre 33,2 p. cent pour le génome total) ont été identifiées. Ces îlots génomiques renferment des gènes essentiels à la survie du germe dans les cellules. Même si l'étude de la séquence du génome apporte des éléments nouveaux, elle ne permet toujours pas d'expliquer la très grande virulence de Francisella tularensis subsp. tularensis.
. In vitro, Francisella tularensis, est une bactérie intracellulaire facultative mais in vivo elle est souvent considérée comme une bactérie intracellulaire stricte.
Francisella tularensis pénètre dans les macrophages par un mécanisme indépendant de la polymérisation des fibres d'actine (la pénétration n'est pas affectée par la cytochalasine B) et elle ne déclenche pas d'explosion respiratoire (respiratory burst). L'inhibition de l'explosion respiratoire pourrait être due à la synthèse d'une phosphatase acide ou protéine AcpA. Après phagocytose par les macrophages, Francisella tularensis inhibe la fusion phagosomes-lysosomes mais, de manière comparable à ce qui est observé pour ¤ Coxiella burnetii, une acidification des phagosomes est indispensable à la multiplication bactérienne.
La croissance dans les macrophages s'accompagne de dérepression de gènes codant pour plusieurs protéines dont les fonctions exactes sont mal connues.
. La réponse immunitaire, principalement à médiation cellulaire, est responsable de la formation de granulomes.
. Francisella tularensis possède un LPS qui semble commun à toutes les souches mais dont l’activité endotoxinique est faible. Ainsi, il n'induit pas la synthèse d'interleukine 1 par les cellules mononucléées phagocytaires et il ne provoque la synthèse que de faibles quantités de TNF et de monoxyde d'azote par les macrophages. Le LPS semble toutefois nécessaire pour la croissance dans les macrophages et pour la résistance au pouvoir bactéricide du sérum.
. In vitro, la bactérie produit une toxine, non excrétée, capable de lyser des cellules d’origine murine.
. La capsule joue un rôle dans la virulence car les souches non capsulées sont peu pathogènes. La capsule n'est pas indispensable à la survie dans les phagocytes mais elle joue un rôle essentiel pour la résistance au pouvoir bactéricide du sérum.
Diagnostic bactériologique et sérologique (Francisella tularensis)
La manipulation de prélèvements infectés ou de cultures représente un risque important pour le personnel et elle ne peut se réaliser que dans des laboratoires spécialement équipés (Francisella tularensis subsp. tularensis présente un niveau de risque 3 et Francisella tularensis subsp. holarctica un niveau de risque 2 (voir le fichier ¤ "Classification des bactéries en fonction du risque d'infection pour l'homme"). Les laboratoires non spécialisés doivent refuser les prélèvements venant d'animaux ou d'êtres humains suspects de tularémie.
La coloration de Gram, effectuée sur des calques ou des frottis d’organes, a peu de valeur car le germe se colore difficilement et il se distingue mal du fond de la préparation. L'immunofluorescence directe, pratiquée sur des calques ou des frottis d’organes ou des coupes histologiques, révèle la présence de multiples bactéries. Toutefois, seuls quelques laboratoires disposent des anticorps marqués.
L’isolement de Francisella tularensis conduit à un diagnostic de certitude mais il est difficile. Chez l'homme, les lésions cutanées récentes, les nœuds lymphatiques non suppurés, les crachats et, éventuellement, le sang permettent l’isolement. Chez l'animal, le meilleur prélèvement est la rate mais on peut également prélever le foie ou les poumons. Ces prélèvements doivent être effectués très rapidement après la mort soit dans un laboratoire spécialisé soit dans un lieu facile à désinfecter et par un opérateur protégé par de doubles gants, un masque et des lunettes.
L’adjonction aux milieux de culture de 100 à 500 UI de pénicilline par mL facilite l’isolement à partir de prélèvements contaminés par une flore associée. En cas de contamination, il est également possible d'utiliser des milieux sélectifs destinés à l'isolement de Neisseria gonorrhoeae comme le milieu modifié de Thayer et Martin. Après culture, l’identification repose sur les examens bactérioscopiques, sur l’exigence en cystine ou cystéine et, surtout, sur l’agglutination par un sérum anti-Francisella (commercialisé par Difco). L'identification biochimique n'est pas réalisée en routine car elle expose les techniciens à des risques de contamination et les résultats ne sont obtenus que tardivement. L’inoculation à l’animal de laboratoire s’avère dangereuse et ne doit plus être utilisée.
En l’absence d’isolement ou pour éviter les risques de contamination accidentelle, le diagnostic fait souvent appel à la sérologie. L'agglutination sur lame ou en tubes utilise une suspension bactérienne inactivée par le formol commercialisée par Difco-Becton-Dickinson. En France, le Centre National de Référence de Francisella tularensis a décidé du stockage d'une quantité d'antigène suffisante pour pouvoir répondre à une centaine de demandes dans un éventuel contexte épidémiologique ou pour pallier une déficience de l'unique fournisseur commercial d'antigène utilisable pour le sérodiagnostic.
Chez l'homme, les anticorps agglutinants apparaissent en une dizaine de jours, ils atteignent un titre maximal de 100 à 2000 en 1 à 2 mois et ils peuvent persister plus de 10 ans. Un titre supérieur à 160 donne une présomption mais, un diagnostic de certitude nécessite la mise en évidence d’une séroconversion avec un titre multiplié par 4. Des réactions croisées sont observées entre Francisella tularensis et ¤ Francisella philomiragia ou Francisella novicida. Comme ces deux dernières espèces sont susceptibles de donner des tableaux cliniques comparables à celui de la tularémie, ces réactions croisées ne sont pas vraiment gênantes. En revanche, les réactions croisées observées avec Brucella, Yersinia enterocolitica et ¤ Proteus vulgaris OX19 compliquent l'interprétation du diagnostic et peuvent nécessiter la réalisation d'examens sérologiques vis-à-vis de ces diverses bactéries. Une technique de micro-agglutination permet un diagnostic plus précoce et plus spécifique (absence de réaction croisée avec les brucelles) mais les réactifs ne sont pas commercialisés.
Le diagnostic sérologique est utilisable en médecine vétérinaire, notamment chez le chat.
L'intradermo-réaction utilise de la tularine qui est un lysat bactérien chauffé une heure à 75 °C. L'injection intradermique de 0,1 mL de tularine (non commercialisée) conduit, chez les individus malades, à une réaction érythémateuse et œdémateuse qui apparaît en 12 à 20 heures et qui atteint un maximum en 48 heures.
Des techniques de diagnostic plus modernes telles que l’utilisation de sondes, l’immuno-électromicroscopie ou des tests PCR (amplification de gènes codant pour des protéines ou pour une lipoprotéine de membrane externe) ont été proposées.
L'amplification des gènes codant pour les ARNr 16S permet de différencier Francisella tularensis subsp. tularensis de Francisella tularensis subsp. holarctica dont les séquences des ARNr 16S diffèrent d'une seule base.
Une technique RFLP basée sur deux séquences d'insertion (ISFtu1 et ISFtu2) permet de caractériser les trois sous-espèces ainsi que le biovar Japonica de Francisella tularensis subsp. holarctica.
Sensibilité aux antibiotiques (Francisella tularensis)
Compte tenu de la faible croissance de Francisella tularensis, la réalisation d'un antibiogramme nécessite l'utilisation de milieux particuliers. Vaissaire et al. (1997) ont validé une technique de diffusion en gélose faisant appel à un milieu de Mueller-Hinton additionné de 10 p. cent de sang cuit de cheval et de Polyvitex. Les résultats obtenus par ces auteurs (68 souches appartenant certainement au biovar I de la sous-espèce Francisella tularensis subsp. holarctica) révèlent un spectre de sensibilité remarquablement identique pour toutes les souches : résistance vis-à-vis de la pénicilline G, de l'amoxicilline, de la céphalosporine, de la céfalotine, de la vancomycine, du triméthoprime et de la bacitracine ; sensibilité vis-à-vis de la streptomycine, de la kanamycine, de la gentamicine, du chloramphénicol, de la tétracycline, de la minocycline, de l'érythromycine (à l'exception des souches de Francisella tularensis subsp. holarctica biovar II), de la spiramycine (la sensibilité à cet antibiotique est parfois intermédiaire), des streptogramines, de la virginiamycine, des furanes et de la fluméquine.
Chez l’homme, le traitement faisait classiquement appel à la streptomycine (97 p. cent de guérison) ou à la gentamicine (86 p. cent de guérison, 6 p. cent de rechute). Les tétracyclines (88 p. cent de guérison, 12 p. cent de rechute) ou le chloramphénicol (77 p. cent de guérison, 21 p. cent de rechute) sont une alternative possible.
Plus récemment, les fluoroquinolones (ciprofloxacine, lévofloxacine, norfloxacine, ofloxacine, péfloxacine) ont été utilisées avec succès. Ainsi, l'Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé préconise la ciprofloxacine (ou éventuellement l'ofloxacine ou la lévofloxacine) comme traitement de première intention (voir le fichier Fiche thérapeutique n° 4 Tularémie).
Les céphalosporines de troisième génération, actives in vitro, ne sont pas toujours efficaces in vivo.
Prophylaxie (Francisella tularensis)
En France, la tularémie n'est plus une maladie légalement réputée contagieuse, mais tout docteur en médecine ou tout biologiste responsable d'un laboratoire, ayant connaissance d'un cas, doit le signaler sans délai au médecin inspecteur de santé publique (MISP) de la DDASS concernée, par téléphone ou par télécopie ou tout autre moyen jugé pertinent (Circulaire DGS/SD 5 n° 2002-492 du 20 septembre 2002).
La prophylaxie n'est pas réglementée. Celle-ci est avant tout d’ordre sanitaire : information des gardes-chasses, des chasseurs et des forestiers, destruction des cadavres, manipulation des cadavres de rongeurs et de lagomorphes avec des gants, interdiction de la consommation des lagomorphes en cas d’épizooties, précautions lors de l'examen d'un animal, tel que le chat, suspect de tularémie (une enquête effectuée dans une zone d'endémie a montré que 14 p. cent des vétérinaires étaient séropositifs alors que dans le reste de la population, seul 1 p. cent des individus présentaient des anticorps)...
La prophylaxie médicale par vaccination n’est pas utilisée chez l’animal mais elle est utilisée chez l’homme. Seules les souches vivantes atténuées, stimulant à la fois une réponse immunitaire à médiation humorale et surtout à médiation cellulaire, sont susceptibles d’avoir un pouvoir protecteur. De tels vaccins ont été utilisés à partir de 1946 en URSS. À partir de souches vaccinales utilisées en URSS, il a été possible d'obtenir d'autres souches immunogènes et possédant un pouvoir protecteur (souche LVS = Live Vaccine Strain, souche 15/10). L’utilisation par scarification ou par inhalation de la souche LVS donne des résultats prometteurs mais la protection n’est pas complète. Ce vaccin pose encore de nombreux problèmes (le mécanisme de l’atténuation est inconnu et, lors de la multiplication de la souche, de nombreuses cellules perdent leur pouvoir immunogène) et il n’est pas commercialisé.
Compte tenu d'une éventuelle utilisation de Francisella tularensis comme arme biologique, des travaux sont en cours pour développer des vaccins plus efficaces. Deux voies d'approche font l'objet de recherches : (i) identifier les antigènes responsables de la protection afin de pouvoir développer des vaccins à base de sous-unités et (ii) obtention de mutants métaboliques (mutations inhibant la biosynthèse de la purine et la synthèse des acides aminés aromatiques) en vue de l'obtention de vaccins vivants atténués.
Orientation bibliographique
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Ministère de la Santé :
. Bulletin Officiel n°2002-41 : Circulaire DGS/SD 5 n° 2002-492 du 20 septembre 2002 relative à la transmission obligatoire de données individuelles à l'autorité sanitaire en cas de tularémie.
. Le plan Biotox
. Zoonoses : Tularémie
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. Milieu de Francis :
Ajouter à une gélose ordinaire (maintenue en surfusion à 45 °C), 1 p. cent de glucose, 0,1 p. cent de cystine et 10 p. cent de sang défibriné de lapin.
. Milieu de McCoy et Chapin :
Soixante p. cent de jaunes d'oeufs stériles.
Quarante p. cent de sérum physiologique.
Mélanger doucement, répartir en tubes, incliner et coaguler à 75 °C.
. Milieu glucose-cystéine-peptone :
Fraction A : bacto peptone 20 g ; extrait de viande 3 g ; NaCl 10 g ; glucose 50 g ; cystéine.HCl 2 g ; eau distillée 1 litre ; ajuster à pH 7,2.
Fraction b : Agar 30 g ; eau distillée 1 litre.
Solubiliser les deux fractions, mélanger et autoclaver.
Ajouter 25 mL de sang défibriné de lapin à 500 mL de milieu maintenu à 55 °C, mélanger, couler en boîtes de Pétri.
Gélose BCYE (Buffer Charcoal Yeast Extract) :
Extrait de levure : 10 g
Charbon activé : 2 g
Agar : 17 g
Tampon ACES (acide N2-acétamido-2-amino-éthane-sulfonique) : 10 g
L-cystéine HCl, 2 H2O : 0,4 g
Pyrophosphate ferrique soluble : 0,25 g
KOH 1 N : 40 mL
Eau distillée : 1000 mL
pH : 6,9 ± 0,05