J.P. Euzéby : Dictionnaire de Bactériologie Vétérinaire |
Créé le 18 juin 1999
Dernière mise à jour partielle le 18 mars 2010
PAENIBACILLUS
Voir aussi le fichier ¤ Paenibacillaceae.
Autres dénominations :
Paenibacillus alvei : Bacillus alvei.
Paenibacillus apiarius : "Bacillus apiarius".
Paenibacillus larvae : Bacillus larvae.
Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens : Bacillus pulvifaciens, Paenibacillus pulvifaciens.
Paenibacillus lentimorbus : Bacillus lentimorbus.
Paenibacillus macerans : "Aerobacillus macerans", "Zymobacillus macerans", Bacillus macerans.
Paenibacillus polymyxa : "Clostridium polymyxa", "Granulobacter polymyxa", "Aerobacillus polymyxa", Bacillus polymyxa.
Paenibacillus popilliae : Bacillus popilliae.
Paenibacillus thiaminolyticus : "Bacillus thiaminolyticus", "Clostridium thiaminolyticum", Bacillus thiaminolyticus.
Classification
Voir Paenibacillus dans le fichier Classification of genera List M - R (in List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature).
Systématique
L'étude de la séquence des ARNr 16S a révélé que le genre Bacillus est constitué d'au moins 10 groupes phylogéniques. En 1993, Ash et al. proposent de reclasser les 10 espèces du groupe 3 (Bacillus alvei, Bacillus amylolyticus, Bacillus azotofixans, Bacillus gordonae, Bacillus larvae, Bacillus macerans, Bacillus macquariensis, Bacillus pabuli, Bacillus polymyxa et Bacillus pulvifaciens) ainsi que Bacillus validus (dont la séquence de l’ARNr est proche de celles des espèces du groupe 3) dans le nouveau genre Paenibacillus. Ce genre a été validé en octobre 1994 par inscription sur la liste de validation n° 51 mais, en raison d’une erreur, seule l’espèce type (Paenibacillus polymyxa) figurait sur cette liste. En 1995, cette omission a été corrigée et les 10 autres espèces ont été ajoutées à la liste n° 52 avec une date de validation correspondant à octobre 1994. Parmi ces 11 espèces, seules Paenibacillus alvei, Paenibacillus larvae, Paenibacillus macerans, Paenibacillus polymyxa et Paenibacillus pulvifaciens ont ou peuvent avoir une importance en biologie vétérinaire.
Le genre Paenibacillus est le genre type de la famille des ¤ Paenibacillaceae.
Ultérieurement, le genre Paenibacillus a subi quelques remaniements et il s'est enrichi de nombreuses espèces (voir le fichier Paenibacillus in List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature). Seules les modifications et les ajouts concernant les espèces d'intérêt vétérinaire (Paenibacillus apiarius, Paenibacillus larvae subsp. larvae, Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens, Paenibacillus lentimorbus, Paenibacillus popilliae et Paenibacillus thiaminolyticus) feront l'objet d'un bref commentaire :
. "Bacillus apiarius" a été décrit par Katznelson en 1955. Cette espèce est citée dans la 8ème édition du "Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology" mais, elle n’a pas été retenue dans les "Approved Lists of Bacterial Names" en raison du faible nombre de souches caractérisées. Dans le "Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology", "Bacillus apiarius" est considéré comme incertae sedis. La détermination du G + C p. cent et des études d’homologie ADN - ADN, effectuées sur 15 souches, révèlent l’existence de 2 genomospecies (pour la définition d'une genomospecies voir le fichier Définitions d'une genomospecies et d'une espèce bactérienne). Les 6 souches placées dans le genomospecies 1 sont étroitement apparentées à Paenibacillus (Bacillus) thiaminolyticus alors que les 9 souches placées dans le genomospecies 2 constituent un groupe homogène et distinct de toutes les autres espèces des genres Bacillus ou Paenibacillus isolées chez les abeilles. L’étude de la séquence des gènes codant pour l’ARNr 16S montre que les souches du groupe 2 appartiennent au genre Paenibacillus et, comme il est possible de les identifier par des caractères phénotypiques, Nakamura propose de les placer dans une nouvelle espèce, Paenibacillus apiarius.
. La comparaison de 4 souches de Paenibacillus larvae et de 4 souches de Paenibacillus pulvifaciens montre que ces bactéries présentent des homologies ADN - ADN supérieure à 81 p. cent (ce pourcentage atteint même la valeur de 90 lorsque l’étude porte sur les souches types). Paenibacillus larvae et Paenibacillus pulvifaciens constituent donc une unique espèce. Cette conclusion est confortée par l’analyse des acides gras, par l’électrophorèse des protéines et par l’analyse du polymorphisme des fragments de restriction effectué selon 3 techniques différentes. Toutefois, ces bactéries se différencient par des caractères phénotypiques, par des caractères génétiques et par leur pouvoir pathogène si bien que Heyndrickx et al. (1996) considèrent qu’elles constituent des sous-espèces. La nomenclature de Paenibacillus larvae a priorité sur celle de Paenibacillus pulvifaciens aussi, Paenibacillus pulvifaciens doit être renommé Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens ce qui crée, en accord avec la règle 46 du Code de Nomenclature, la sous-espèce Paenibacillus larvae subsp. larvae.
L'étude de nouvelles souches a conduit Genersch et al. à unifier toutes les souches sous le nom de Paenibacillus larvae et à abolir la division en sous-espèces.
Compte tenu du pouvoir pathogène très différent des deux sous-espèces la distinction entre Paenibacillus larvae subsp. larvae et Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens sera maintenu dans ce fichier.
. Bacillus lentimorbus et Bacillus popilliae sont deux bactéries phénotypiquement proches et des études antigéniques avaient conduit à en faire une seule espèce comprenant 3 sous-espèces : "Bacillus popilliae subsp. popilliae", "Bacillus popilliae subsp. lentimorbus" et "Bacillus popilliae subsp. melolonthae" (ou fribourgensis). Toutefois, les hybridations ADN - ADN montrent qu'elles constituent deux espèces distinctes.
Initialement, l'analyse des séquences des ARNr 16S de Bacillus lentimorbus et de Bacillus popilliae avaient conduit à les placer dans le groupe phylogénique 1 de Ash et al. En 1999, Pettersson et al. procèdent à de nouvelles déterminations des séquences des ARNr 16S, ils montrent que ces deux espèces doivent être placées dans le genre Paenibacillus et ils valident les nouvelles combinaisons de Paenibacillus lentimorbus et de Paenibacillus popilliae.
. La nomenclature de "Bacillus thiaminolyticus", proposée dès 1951, n’a pas été incluse dans les "Approved Lists of Bacterial Names" car aucun caractère ne permettait de distinguer facilement cette espèce de Paenibacillus (Bacillus) alvei. En 1988, une étude de taxonomie numérique avait montré que l’espèce pouvait être définie d’après ses caractères phénotypiques. Ultérieurement, la détermination de la valeur du G + C p. cent et les études d’hybridation ADN-ADN montrent d’une part que cette espèce constitue un groupe homogène et d’autre part qu’elle est distincte des autres espèces de Bacillus sp. Le nom de Bacillus thiaminolyticus a donc été rétabli et l’espèce a fait l’objet d’une nouvelle description. En 1997, Shida et al. déterminent le statut taxonomique de 6 espèces de Bacillus sp. (dont Bacillus thiaminolyticus) présentant des caractères phénotypiques proches des Paenibacillus sp. Les résultats de l'analyse de la séquence de l'ADNr 16S ainsi que la composition en acide gras leur permettent de valider la nouvelle combinaison de Paenibacillus thiaminolyticus.
Caractères bactériologiques
Description du genre
Depuis les travaux de Ash et al., la description du genre Paenibacillus a évolué. Actuellement, elle est la suivante :
Bacilles présentant la structure des bactéries à Gram positif mais pouvant apparaître Gram positif ou Gram négatif ou Gram variable, le plus souvent mobiles grâce à une ciliature péritriche, formant une spore ovale déformante (la sporulation est parfois très difficile à observer in vitro), aéro-anaérobies ou aérobies stricts.
Caractères variables : présence d'un cristal parasporal, croissance à pH 5,6, croissance à 50 °C, croissance en présence de 0,001 p. cent de lysozyme, catalase (généralement positive sauf pour Paenibacillus larvae), oxydase, nitrate réductase, VP, indole, uréase, hydrolyse de la caséine, de l'amidon, de la tyrosine, de la thiamine et des polysaccharides.
La croissance peut nécessiter des milieux complexes et elle est optimale pour une température de 28 à 40 °C (à l'exception de Paenibacillus macquariensis qui cultive mieux pour des températures comprises entre 20 et 23 °C) et pour un pH de 7 (toutefois, certaines espèces sont alcalophiles).
Les amorces PAEN515F (5'-GCTCGGAGAGTGACGGGTACCTGAGA) et 843F (5'-TCGATACCCTTGGTGCCGAAGT) peuvent être utilisées pour un diagnostic de genre.
L'espèce type est Paenibacillus polymyxa.
Description des espèces d'intérêt vétérinaire
. Les souches de Bacillus alvei sont constituées de bacilles aéro-anaérobies, à Gram variable, de 2 à 5 mm de longueur sur 0,5 à 0,8 mm de diamètre, le plus souvent mobiles, souvent groupés en longues chaînes, formant des spores ovales déformantes, centrales ou terminales, non accompagnées d'un cristal parasporal.
Caractères positifs : culture en présence de 0,001 p. cent de lysozyme ou de 2 p. cent de NaCl, catalase, oxydase, indole, VP, hydrolyse de l'amidon, de la caséine et de la gélatine, acidification (sans gaz) du glucose.
Caractères négatifs : culture à 50 °C, à pH 5,6 ou en présence de 7 p. cent de NaCl nitrate réductase, phénylalanine désaminase, assimilation du citrate, acidification du L-arabinose, du D-mannitol et du D-xylose.
Caractères variables : culture en présence de 5 p. cent de NaCl, décomposition de la tyrosine.
La culture peut être obtenue sur des milieux ordinaires et, sur milieux gélosés, les colonies sont petites, lisses et translucides. Avec les souches mobiles, il se produit un envahissement rapide des milieux.
. Paenibacillus apiarius est un bacille mobile, de 3 à 5 mm de longueur sur 0,7 à 0,8 mm de diamètre, à Gram variable, sporulé (les spores sont déformantes, elles ont une forme rectangulaire et ne sont pas accompagnées d'un cristal parasporal), aéro-anaérobie, oxydase négative, catalase et nitrate réductase positives.
Une réponse positive est notée pour les tests hydrolyse de l’urée, hydrolyse de l’amidon, hydrolyse de la caséine, hydrolyse de la tyrosine, assimilation du citrate, acidification (sans gaz) du cellobiose, du D-galactose, du D-glucose, du maltose, du D-mannose (réaction faible), du mélibiose, du D-ribose (réaction faible), de la salicine, du saccharose et du tréhalose.
Un résultat négatif est noté pour les tests indole, VP, LDC, ODC, TDA, hydrolyse du Tween 80, acidification du L-arabinose, du D-fructose, du lactose, du mannitol, du L-rhamnose, du sorbitol et du D-xylose.
Sur gélose TGY incubée 24 heures à 28 °C, les colonies sont non pigmentées, translucides, lisses, circulaires et d’un diamètre de 1,0 mm. Aucune culture ne se développe au-dessus de 40 °C ou en dessous de 15 °C.
. Les souches de Paenibacillus larvae sont constituées de bacilles aéro-anaérobies, droits ou légèrement incurvés, aux extrémités arrondies, de 1,5 à 6 mm de longueur sur 0,5 mm de diamètre, se présentant de manière isolée ou groupés en chaînes, parfois mobiles, présentant une spore ovoïde, centrale ou sub-terminale pouvant déformer la cellule bactérienne. La sporulation ne s'accompagne pas de la formation d'un cristal parasporal.
Caractères positifs : hydrolyse de la caséine et de la gélatine, acidification (sans gaz) de la N-acétylglucosamine, du glucose et du tréhalose.
Caractères négatifs : catalase (la catalase peut être, tardivement, faiblement positive), phénylalanine désaminase, ONPG (Api 20E), uréase (Api 20E), indole, acidification de l'amidon, de l'arabinose, du maltose, du saccharose et du xylose.
Caractères variables : réduction des nitrates, VP, hydrolyse de l'amidon, acidification du mannitol et de la salicine.
Contrairement à Paenibacillus larvae subsp. larvae, Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens produit une arginine di-hydrolase, acidifie le mannitol et n'acidifie pas la salicine.
Le germe cultive à une température d’incubation comprise entre 25 et 40°C sur une gélose Columbia enrichie de 5 p. cent de sang de cheval et les colonies peuvent s’entourer d’une zone d’hémolyse incomplète. La croissance est obtenue en présence de 0,001 p. cent de lysozyme ou de 2 p. cent de NaCl mais pas en présence de 5 p. cent de NaCl.
Sur gélose Columbia au sang de cheval, après 2 à 4 jours d'incubation à 35-37 °C, les colonies de Paenibacillus larvae subsp. larvae sont grisâtres, d'aspect butyreux, à contour régulier et leur diamètre n'excède pas 1 mm. Aucune culture, même après repiquages, ne se développe dans un bouillon nutritif.
Sur gélose nutritive ou sur gélose Columbia au sang de cheval, après 2 à 4 jours d'incubation à 30 °C ou à 37 °C, les colonies de Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens sont non pigmentées ou pigmentées en jaune orangé, elles sont lisses, d'aspect butyreux ou sec et leur diamètre peut atteindre 3 mm. Après repiquages successifs, la culture peut être obtenue sur bouillon nutritif.
. Paenibacillus lentimorbus est un bacille aéro-anaérobie, de 1,8 à 7,0 mm de longueur sur 0,5 à 0,7 mm de diamètre, à Gram variable ou à Gram négatif durant la phase exponentielle de croissance, formant des spores ovales, déformantes, sub-terminales ou terminales et pouvant former un cristal parasporal. La sporulation qui se produit facilement dans les larves d'insectes infectées n'a pas été observée in vitro.
Caractères positifs : acidification (sans gaz) du galactose, glucose, maltose, mannose et tréhalose.
Caractères négatifs : catalase, nitrate réductase, indole, phénylalanine désaminase, VP, hydrolyse de la caséine, de la gélatine et de l'amidon, acidification de l'arabinose, du mannitol et du xylose.
La culture est difficile et nécessite des milieux spéciaux comme la gélose MYPGP* ou le bouillon J**. Sur milieu gélosé incubé à 30 °C, les colonies sont colorées en crème et leur diamètre est inférieur à 1 mm. Aucune culture n'est observée à plus de 35 °C ou à moins de 20 °C. La croissance est inhibée par la vancomycine (1 mg/mL) et, le plus souvent, par 2 p. cent de NaCl. En revanche, le germe cultive en présence de 0,001 p. cent de lysozyme.
. La description de Paenibacillus macerans est identique à celle de Bacillus macerans telle qu'elle figure dans le "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology". Paenibacillus macerans est un bacille aéro-anaérobie, de 2,5 à 5,0 mm de longueur sur 0,5 à 0,7 mm de diamètre, mobile, à Gram variable, formant une spore ovale, terminale et déformante, non accompagnée d'un cristal parasporal. Paenibacillus macerans dégrade la pectine et des polysaccharides végétaux mais pas ou peu la cellulose.
Caractères positifs : croissance à pH 5,7, catalase, réduction des nitrates en nitrites, hydrolyse de la gélatine et de l'amidon, acidification (avec production de gaz) du L-arabinose, du D-glucose, du D-mannitol et du D-xylose.
Caractères négatifs : croissance en présence de 0,001 p. cent de lysozyme ou de 5 p. cent de NaCl, indole, phénylalanine désaminase, VP, hydrolyse de la caséine, décomposition de la tyrosine.
Caractères variables : assimilation du citrate
Sur gélose nutritive, les colonies sont petites et rondes ou elles présentent une tendance à l'étalement. La culture n'est pas obtenue au-dessus de 50 °C ou en dessous de 5 °C.
. La description de Paenibacillus polymyxa est identique à celle de Bacillus polymyxa telle qu'elle est donnée dans le "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology". Paenibacillus polymyxa est un bacille aéro-anaérobie, de 2,0 à 5,0 mm de longueur sur 0,6 à 0,8 mm de diamètre, mobile, formant une spore ovale, déformante, centrale ou terminale, non accompagnée d'un cristal parasporal. Paenibacillus polymyxa synthétise des lévanes à partir du saccharose et s'entoure alors d'un matériel muqueux (capsule) qui ne diffuse pas dans le milieu environnant.
Caractères positifs : croissance à pH 5,7, catalase, réduction des nitrates en nitrites, VP, hydrolyse de la caséine, de la gélatine et de l'amidon, acidification (avec production de gaz) du L-arabinose, du D-glucose, du D-mannitol et du D-xylose.
Caractères négatifs : croissance en présence de 5 P. cent de NaCl, indole, assimilation du citrate, phénylalanine désaminase, dégradation de la tyrosine.
Caractère variable : croissance en présence de 0,01 p. cent de lysozyme.
Sur gélose nutritive, les colonies sont petites et elles présentent une tendance à l'étalement. La culture n'est pas obtenue au-dessus de 45 °C ou en dessous de 5 °C.
. Paenibacillus popilliae est un bacille aéro-anaérobie, de 1,3 à 5,2 mm de longueur sur 0,5 à 0,8 mm de diamètre, à Gram variable ou à Gram négatif durant la phase exponentielle de croissance mais à Gram positif au moment de la sporulation. Les spores sont ovales, déformantes, centrales ou terminales et un cristal parasporal est le plus souvent visible. La sporulation qui se produit facilement dans les larves d'insectes infectées est difficile à obtenir in vitro.
Caractères positifs : acidification (sans gaz) du glucose et du tréhalose.
Caractères négatifs : catalase, nitrate réductase, indole, phénylalanine désaminase, VP, hydrolyse de la caséine, de la gélatine et de l'amidon, acidification de l'arabinose, du mannitol et du xylose.
La culture est difficile et nécessite des milieux spéciaux comme la gélose MYPGP ou le bouillon J. Sur milieu gélosé incubé à 30 °C, les colonies sont colorées en crème et leur diamètre est inférieur à 1 mm. Aucune culture n'est observée à plus de 31 °C ou à moins de 20 °C. La croissance est obtenue en présence de 0,001 p. cent de lysozyme et elle est généralement possible en présence de 150 mg/mL de vancomycine ou en présence de 2 p. cent de NaCl. En revanche, le germe ne cultive pas dans des milieux contenant 5 p. cent de NaCl.
. Paenibacillus thiaminolyticus est un bacille de 2,0 à 3,0 mm de longueur sur 0,5 à 1,0 mm de diamètre, à Gram positif, formant une spore ovale déformante, aéro-anaérobie, catalase et oxydase positives, réduisant généralement les nitrates en nitrites, indologène, hydrolysant l'amidon et la caséine, dégradant la tyrosine et la thiamine, assimilant l'acétate, le citrate, le fumarate, le malate et le succinate, acidifiant (sans gaz) le D-fructose, le D-galactose, le D-glucose, le lactose, le maltose, le D-mannose, le mélibiose, le D-ribose, le saccharose, la salicine et le tréhalose.
Une réponse négative est notée pour les tests VP, uréase, hydrolyse du Tween 80, ADH, LDC, ODC, acidification du L-rhamnose et du D-xylose. L'acidification du L-arabinose, du D-mannitol et du D-sorbitol est variable selon les souches.
La croissance est optimale pour une température de 28 °C (aucune culture n'est obtenue au-dessus de 45 °C ou au-dessous de 20 °C), elle n'est pas inhibée par 0,001 p. cent de lysozyme et la plupart des souches cultivent en présence de 5 p. cent de NaCl. Sur gélose aux extraits de sol***, les colonies sont non pigmentées, translucides, lisses, circulaires, à contour régulier et d'un diamètre de 1 à 2 mm.
. Les principaux caractères permettant de différencier les espèces d'intérêt vétérinaire figurent sur le tableau I.
Habitat et pouvoir pathogène
Les Paenibacillus sp. sont des bactéries du sol mais, certaines espèces sont pathogènes pour les insectes ou peuvent, occasionnellement, être responsables d'infections chez les mammifères. L'espèce la plus importante en bactériologie vétérinaire est Paenibacillus larvae subsp. larvae.
. Paenibacillus larvae subsp. larvae est l’agent étiologique de la loque américaine qui atteint les larves operculées d’abeilles (Apis mellifera, Apis sp.). La loque américaine a une distribution mondiale et c’est une des maladies infectieuses des abeilles les plus graves cliniquement et économiquement si bien qu’elle est placée sur la liste B de l’Office International des Épizooties. En France, c'est une "maladie réputée légalement contagieuse".
Les spores, résistantes aux ultraviolets, à la chaleur (voir ¤) et à de nombreux désinfectants (30 minutes dans le formol à 20 p. cent, 12 à 14 heures à l'exposition directe d'oxyde d'éthylène), sont à l'origine de la contamination des larves par voie digestive. Elles germent dans l'intestin, les formes végétatives se multiplient localement, franchissent la barrière intestinale, se multiplient abondamment dans l'hémolymphe, sporulent et provoquent la mort et la désintégration des larves. Une protéinase extracellulaire, produite au moment de la sporulation, inhiberait la réponse immunitaire des larves infectées. Une larve infectée produit environ 2,5X109 spores qui survivent très longtemps (au moins 35 ans) dans le milieu extérieur. Les deux sources principales de contamination sont : 1) le développement d'une larve dans une cellule ayant préalablement hébergée une larve malade et 2) une transmission par les nettoyeuses et les nourrices. La réceptivité des insectes diminue avec l'âge et il n'est plus possible d'infecter des larves 53 heures après l'éclosion des œufs alors que la DL50 est de 35 spores pour des larves âgées de 24 heures.
Les opercules sont tachés, bombés sous l'action des gaz de putréfaction ou déprimés lorsqu'ils sont perforés. La maladie touche un grand nombre de larves et la ruche dégage une odeur ammoniacale forte et désagréable. Les abeilles, de moins en moins nombreuses, ne peuvent vider et nettoyer les alvéoles si bien que la reine disperse sa ponte ce qui donne au couvain un aspect en mosaïque. Les larves, de couleur jaunâtre puis brunes, sont visqueuses, filantes et collées à la paroi. Ultérieurement, elles se dessèchent et donnent des "écailles" brunes, collées à la paroi.
Les abeilles adultes sont résistantes à l'infection mais elles peuvent héberger des spores qui demeurent viables durant plus de 2 mois si bien que les adultes jouent le rôle de porteurs sains.
Chez l'homme, une souche de Paenibacillus larvae subsp. larvae a été isolée du LCR d'un malade.
. Paenibacillus larvae subsp. pulvifaciens est associé à une maladie rare des abeilles, appelée "powdery scale", qui se traduit par la présence de larves de couleur jaunâtre ou brunâtre et excessivement friables.
. Paenibacillus alvei a été isolé du sol, des larves d’abeilles et du couvain d’abeilles atteintes de loque européenne. Actuellement, on considère que Bacillus alvei n’est pas la cause de la loque (due à ¤ Melissococcus plutonius) mais ce germe est un saprophyte capable de se développer sur les larves mortes et sa présence constitue un indicateur de la maladie. In vitro, Paenibacillus alvei stimule la production de toxine botulinique F et il pourrait stimuler la croissance de Clostridium botulinum (souches produisant de la toxine F) dans le miel.
Chez l'homme, Paenibacillus alvei a été rendu responsable d'infections oculaires consécutives à des traumatismes, d'un cas d'infection sur une prothèse de la hanche et des souches voisines de Paenibacillus alvei ont été isolées des poumons et du liquide pleural d'un malade immunocompétent et de cas de méningite chez des enfants.
. Paenibacillus lentimorbus et Paenibacillus popilliae sont connus pour leur pouvoir larvicide vis-à-vis des représentant de la famille des Scarabeidae (Popillia japonica, Cyclocephala borealis, Cyclocephala hirta, Cyclocephala parallela, Anomola orientalis, Papuana uninodis, Papuana woodlarkiana, Melolontha melolonthae, Odontria sp.). Les souches de Paenibacillus lentimorbus produisant un cristal parasporal ont toutes été isolées d'insectes autres que Popillia japonica. Les larves qui se nourrissent dans le sol, absorbent des spores qui germent dans l'intestin. Les formes végétatives ainsi formées pénètrent dans l'hémolymphe, se multiplient puis sporulent et provoquent la mort des larves. Au moment de la mort, le nombre de spores dans l'hémolymphe peut atteindre 5X1010 par mL. Les larves mortes ont une coloration laiteuse d'où le nom de "milky disease" donné à la maladie. L'infection à Paenibacillus lentimorbus conduit à la formation de caillots qui bloquent la circulation de l'hémolymphe et conduit à des gangrènes. Compte tenu des ravages provoqués par les Scarabeidae, des travaux ont été consacrés à l'utilisation de Paenibacillus popilliae en tant qu'agent de lutte biologique contre les insectes. Aux États Unis, cette espèce est utilisée depuis plus de 50 ans dans la lutte contre les larves de Popillia japonica (hanneton nuisible aux prairies). Compte tenu des difficultés de sporulation in vitro, les spores sont produites par infection de larves de Popillia japonica. Depuis 1985, une préparation de spores, obtenues in vitro, est commercialisée mais, elle semble contenir des spores de Paenibacillus polymyxa ou de Paenibacillus amylolyticus et non des spores de Paenibacillus popilliae.
Une souche de Bacillus popilliae a été isolée d'un cas d'endocardite chez l'homme.
. Paenibacillus macerans et Paenibacillus polymyxa sont isolés de végétaux, notamment de végétaux en décomposition. En raison de son action sur les fibres végétales (dégradation de la pectine et de divers polysaccharides), Paenibacillus macerans participe au rouissage du lin. Paenibacillus polymyxa est très répandu dans le milieu extérieur et cette espèce peut contaminer des denrées alimentaires. Paenibacillus macerans a été isolé d’avortements chez les bovins et Paenibacillus polymyxa d'avortements chez les ovins.
. Paenibacillus apiarius et Paenibacillus thiaminolyticus ont été isolés de larves d’abeilles mortes. Paenibacillus thiaminolyticus, également isolé des fèces de l'homme, avait été impliqué dans la loque européenne des abeilles qui est due, en fait, à ¤ Melissococcus plutonius.
Diagnostic bactériologique
L'identification du genre Paenibacillus est difficile et le diagnostic se réalise au niveau de l'espèce (voir les caractères bactériologiques mentionnés ci-dessus et le tableau I).
Le diagnostic de la loque américaine doit être précoce pour éviter la propagation de la maladie. Le prélèvement est constitué d'un morceau de rayon de 15 X 15 cm qui doit parvenir au laboratoire enveloppé dans du papier. L'utilisation d'autres emballages peut conduire à des macérations préjudiciables à l'identification et doit être prohibée.
Un diagnostic d'orientation peut avoir recours à plusieurs méthodes :
. L'examen microscopique après une coloration des spores ou l'examen au microscope à contraste de phase permet la mise en évidence de nombreuses spores qui ne peuvent pas être différenciées des spores des autres espèces des genres Paenibacillus ou Bacillus.
. L’utilisation de la microscopie électronique en balayage permet de différencier rapidement les spores Paenibacillus larvae (taille de l’ordre de 1 mm, légèrement allongées, surface lisse) des spores de Paenibacillus alvei (taille de l’ordre de 3 mm, forme allongée, présence de stries parallèles en surface) ou des spores Bacillus laterosporus (taille de l’ordre de 2 mm, en forme de canoë, présentant uns surface ornementée évoquant un branchage ou des bois de cerf).
. Le test de Holst repose sur la production importante d'enzymes protéolytiques au moment de la sporulation. Une "écaille" ou un fragment de larve sont placés dans un tube contenant 3 à 4 mL une solution à 1 p. cent dans de l'eau de lait en poudre. Le tube est incubé 10 à 20 minutes à 37 °C et la présence de Paenibacillus larvae subsp. larvae est révélée par un éclaircissement de la solution. Toutefois, ce test ne donne pas toujours des résultats fiables.
. L'immunofluorescence donnerait de bons résultats mais elle nécessite la préparation d'un anti-sérum de lapin marqué à la fluoresceine.
. L'immuno-enzymologie, faisant appel une IgM monoclonale, s’est avérée satisfaisante pour le diagnostic puisqu'elle détecte Paenibacillus larvae mais ni Paenibacillus alvei ni Bacillus licheniformis ni Bacillus megaterium ni Bacillus pumilus ni Bacillus sphaericus ni Bacillus subtilis.
Le diagnostic de certitude nécessite la culture et l'identification de la bactérie. Une partie du prélèvement est mis en suspension dans de l'eau stérile puis chauffée à 80 °C durant 20 min. pour éliminer toutes les bactéries non sporulées. Le prélèvement est ensuite ensemencée sur une gélose cœur-cervelle ou sur une gélose Columbia au sang de cheval ou sur gélose J ou sur gélose MYPGP. Ces deux derniers milieux donne les meilleurs résultats surtout s'ils sont incubés en présence de 5 p. cent de CO2. Après 2 à 4 jours d'incubation à 35-37 °C, les colonies suspectes(petites colonies grisâtres, d'aspect butyreux et à contour régulier) sont identifiées.
La mise en culture du miel ou la recherche du germe à partir d'abeilles adultes semblent être de bonnes méthodes pour évaluer les risques de contamination en l'absence de maladie.
Sensibilité aux antibiotiques et prophylaxie
Paenibacillus larvae subsp larvae est généralement sensible à l'ampicilline, à l'amoxicilline, aux tétracyclines, aux macrolides, à la lincomycine et au sulfathiazol.
En pratique, le traitement fait généralement appel à trois administrations d'antibiotiques (oxytétracycline ou sulfathiazol mélangés à du sirop de sucre) effectuées à une semaine d'intervalle. Le traitement doit concerner l'ensemble du rucher.
La loque américaine est une "maladie réputée légalement contagieuse" et une déclaration de maladie doit être faite à la Direction des Services Vétérinaires du département qui appliquera la législation sanitaire apicole.
Adresse utile en médecine vétérinaire (diagnostic de la loque américaine)
AFSSA, Laboratoire de pathologie des petits ruminants et des abeilles. "Les Templiers", 105 route des Chappes, Sophia Antipolis, BP 12, 06410 Biot.
Orientation bibliographique
Systématique, caractères bactériologiques
Voir aussi le fichier Paenibacillus in List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature.
ASH (C.), PRIEST (F.G.) et COLLINS (M.D.) : Molecular identification of rRNA group 3 bacilli (Ash, Farrow, Wallbanks and Collins) using a PCR probe test. Proposal for the creation of a new genus Paenibacillus. Antonie van Leeuwenhoek, 1993, 64, 253-260.
CLAUS (D.) et BERKELEY (R.C.W.) : Genus Bacillus Cohn 1872, 174AL. In: P.H.A. SNEATH, N.S. MAIR, M.E. SHARPE and J.G. HOLT (ed.) Bergey’s manual of systematic bacteriology, vol. 2, The Williams & Wilkins Co., Baltimore, 1986, p. 1105-1139.
HEYNDRICKX (M.), VANDEMEULEBROECKE (K.), HOSTE (B.), JANSSEN (P.), KERSTERS (K.), DE VOS (P.), LOGAN (N.A.), ALI (N.), and BERKELEY (R.C.W.): Reclassification of Paenibacillus (formerly Bacillus) pulvifaciens (Nakamura 1984) Ash et al. 1994, a later subjective synonym of Paenibacillus (formerly Bacillus) larvae (White 1906) Ash et al. 1994, as a subspecies of P. larvae, with emended descriptions of P. larvae as P. larvae subsp. larvae and P. larvae subsp. pulvifaciens. Int. J. Syst. Bacteriol., 1996, 46, 270-279.
NAKAMURA (L.K.): Paenibacillus apiarius sp. nov. Int. J. Syst. Bacteriol., 1996, 46, 688-693.
PETTERSSON (B.), RIPPERE (KE.), YOUSTEN (A.A.) et PRIEST (F.G.) : Transfer of Bacillus lentimorbus and Bacillus popilliae to the genus Paenibacillus with emended descriptions of Paenibacillus lentimorbus comb. nov. and Paenibacillus popilliae comb. nov. Int. J. Syst. Bacteriol., 1999, 49, 531-540.
PRIEST (F.G.) : Genus I. Paenibacillus Ash, Priest and Collins 1994, 852VP (Effective publication Ash, Priest and Collins 1993, 259) emend. Shida, Takagi, Kadowaki, Nakamura and Komagata 1997a, 297. In: P. DE VOS, G.M. GARRITY, D. JONES, N.R. KRIEG, W. LUDWIG, F.A. RAINEY, K.H. SCHLEIFER et W.B. WHITMAN (eds) : Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, second edition, vol. 3 (The Firmicutes), Springer, Dordrecht, Heidelberg, London, New York, 2009, p. 269-295.
RATNIEKS (F.L.W.) : American foulbrrod: the spread and control of an important disease of the honey bee. Bee World, 1992, 73, 177-191.
RIPPERE (K.E.), TRAN (M.T.), YOUSTEN (A.A.), HILU (K.H.) et KLEIN (M.G.) : Bacillus popilliae and Bacillus lentimorbus, bacteria causing milky disease in Japanese beetles and related scarab larvae. Int. J. Syst. Bacteriol., 1998, 48, 395-402.
SHIDA (O.), TAKAGI (H.), KADOWAKI (K.), NAKAMURA (L.K.), and KOMAGATA (K.): Transfer of Bacillus alginolyticus, Bacillus chondroitinus, Bacillus curdlanolyticus, Bacillus glucanolyticus, Bacillus kobensis, and Bacillus thiaminolyticus to the genus Paenibacillus and emended description of the genus Paenibacillus. Int. J. Syst. Bacteriol., 1997, 47, 289-298.
Publications de synthèse consacrées à la loque américaine
DELAPLANE (K.S.) : American foulbrood. American Bee Journal, 1991, numéro de novembre, 700-702.
FAUCON (J.P.) : Connaître et traiter les maladies des abeilles. Précis de pathologie. CNEVA / FNOSAD, 1992, 1 volume, 512 pages.
HANSEN (H.H.) et BRØDSGAARD (C.J.) : American foulbrood: a review of its biology, diagnosis and control. Bee World, 1999, 80, 5-23.
MATHESON (A.) : Strategies for the prevention and control of American foulbrood. Part. I, II and III. American Bee Journal, 1992, 132, 399-402 (Part I), 471-475 (Part II), 534-547 (Part III).
Autres publications
ALIPPI (A.M.) : A comparison of laboratory techniques for the detection of significant bacteria of the honey bee, Apis mellifera, in Argentina. J. Apicultural Res., 1991, 30, 75-80.
ANNALES DE L’INSTITUT PASTEUR ACTUALITÉS : Les bactéries pathogènes d’insectes et leurs applications. 1996, 7, 207-296.
ANONYME : American foulbrood disease. In : Manual of recommended diagnostic techniques and requirements for biological products for lists A and B diseases, O.I.E., volume 1, 1989, 1/7 - 7/7.
COUDRON (P.E.), PAYNE (J.M.) et MARKOWITZ (S.M.) : Pneumonia and empyema infection associated with a Bacillus species that resembles B. alvei. J. Clin. Microbiol., 1991, 29, 1777-1779.
JACQUET (J.) : Les maladies des abeilles. Point. Vét., 1979, 9, 35-41.
KABAY (M.J.) : Evaluation of the culture of honey to detect American foul brood. Australian Vet. J., 1995, 72, 33-34.
OKAYAMA (A.), SAKOGAWA (T.), NAKAJIMA (C.) et HAYAMA (T.) : Biological properties and antibiotic susceptibility of Bacillus larvae originated from American foulbrood of honeybee in Japan. J. Vet. Med. Sci. 1996, 58, 439-41.
OLSEN (P.E.), GRANT (G.A.), NELSON (D.L.) et RICE (W.A.) : Detection of american foulbrood disease of the honeybee, using a monoclonal antibody specific to Bacillus larvae in an enzyme-linked immunosorbent assay. Can. J. Microbiol., 1990, 36, 732-735.
REBOLI (A.C.), BRYAN (C.S.) et FARRAR (W.E.) : Bacteremia and infection of a hip prosthesis caused by Bacillus alvei. J. Clin. Microbiol., 1989, 27, 1395-1396.
STAHLY (D.P.) et KLEIN (M.G.) : Problems with in vitro production of spores of Bacillus popilliae for use in biological control of the Japanese beetle. J. Invertebrate Pathol., 1992, 60, 283-291.
VON DER OHE (W.) et DUSTMANN (J.H.) : Efficient prophylactic measures against American fouldbrood by bacteriological analysis of honey for spore contamination. American Bee Journal, 1997, 137, 603-606.
WU (Y.J.), HONG (T.C.), HOU (C.J.), CHOU (Y.S.) TSAI (C.H.) et YANG (D.I.) : Bacillus popilliae endocarditis with prolonged complete heart block. Am. J. Med. Sci., 1999, 317, 263-265. (Résumé disponible sur PubMed).
AVIS JURIDIQUE IMPORTANT : Les informations qui figurent sur ce site sont soumises à une clause de non responsabilité et sont protégées par un copyright.
* : Milieu MYPGP. D'après : DINGMAN (D.W.) et STAHLY (D.P.) : Medium promoting sporulation of Bacillus larvae and metabolism of medium components. Appl. Environ. Microbiol. 1983, 46, 860-869.
. Milieu gélosé :
Extraits de levure : 1,5 p. cent
Bouillon de Mueller-Hinton : 1,0 p. cent
Glucose : 0,2 p. cent
KH2PO4 : 0,3 p. cent
Pyruvate de sodium : 0,1 p. cent
Agar : 2,0 p. cent
. Bouillon : composition identique mais sans agar.
** : Milieu J. D'après : HORNITZKY (M.A.Z.) et NICHOLLS (P.J.) : J medium is superior to sheep blood agar and brain heart infusion agar for the isolation of Bacillus larvae from honey samples. J. Apicultural Res., 1993, 32, 51-52.
. Milieu gélosé :
Extraits de levure : 1,5 p. cent
Tryptone : 0,5 p. cent
KH2PO4 : 0,3 p. cent
Glucose : 0,2 p. cent
Acide nalidixique : 3 mg/mL
Agar : 2,0 p. cent
. Bouillon : composition identique mais sans agar.
*** : Gélose aux extraits de sol (composition pour 1 litre)
Sol : 500,0 g
Agar : 15,0 g
Glucose : 2,0 g
extraits de levure 1,0 g
KH2PO4 : 0,5 g
Ajouter 500 g de sol de jardin à 1 litre d'eau. Autoclaver 3 heures à 121 °C. Filtrer sur papier Whatman n° 2. Ajouter les autres composants au filtrat. Ajuster le volume à un litre avec de l'eau. Chauffer doucement jusqu'à ébullition. Distribuer dans des tubes. Autoclaver 15 min à 121 °C.
Thermorésistance des spores de Paenibacillus larvae subsp. larvae :
8 heures à 100 °C pour des spores contenues dans le couvain malade
30 min à 100 °C pour des spores en suspension dans l'eau
30 minutes à 121 °C pour des spores contenues dans la cire
160 minutes à 100 °C pour des spores présentes dans le miel
41 minutes à 110 °C pour des spores présentes dans le miel
8,6 minutes à 121 °C pour des spores présentes dans le miel