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Germes Gram-négatifs : typologie, caractéristiques et traitement

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Par­mi les bac­té­ries direc­te­ment liées à diverses patho­lo­gies infec­tieuses et conta­gieuses affec­tant l’homme et l’animal, on retrouve les Gram néga­tifs. Elles sont non seule­ment à l’origine de mala­dies gas­tro-intes­ti­nales, mais sont éga­le­ment impli­quées dans d’autres patho­lo­gies. Par exemple, on peut citer les troubles uri­naires, les infec­tions des voies res­pi­ra­toires, les rhi­nites, les otites, les patho­lo­gies cor­néennes et les sep­ti­cé­mies. Elles agissent soit en tant qu’agents patho­gènes, soit en tant qu’opportunistes. Voi­ci un bref exa­men com­pa­ra­tif de leurs prin­ci­pales carac­té­ris­tiques, de leurs trai­te­ments, des mala­dies qu’ils pro­voquent et de leur prévention.

Germes Gram-négatifs : présentation

Gram néga­tif est un terme uti­li­sé pour décrire les bac­té­ries qui réagissent à cer­tains pro­duits chi­miques. C’est un type spé­ci­fique d’organismes étran­gers aux carac­té­ris­tiques uniques. Ce groupe de bac­té­ries porte ce nom en rai­son de la façon dont elles se colorent lorsqu’on change leur cou­leur pour les différencier.

Elles sont dites à Gram néga­tifs parce qu’elles ne retiennent pas la colo­ra­tion de cris­tal vio­let de la colo­ra­tion Gram. Cela arrive prin­ci­pa­le­ment quand on les lave à l’alcool. Aus­si, lorsqu’on trans­fère ces bac­té­ries sur une lame et baigne dans une solu­tion de colo­ra­tion, les cel­lules sur la lame deviennent vio­lettes. Ensuite, on y ajoute de l’iode pour fixer la cou­leur sur les cel­lules. Enfin, s’ajoute à la lame un agent de blan­chi­ment.

Si les bac­té­ries sont à Gram néga­tifs, la déco­lo­ra­tion éli­mi­ne­ra le cris­tal vio­let. Un deuxième colo­rant est ensuite ajou­té. Ce der­nier les rend une cou­leur rose clair, mais n’a aucun effet sur les bac­té­ries à Gram posi­tifs qui sont déjà vio­lettes. La paroi cel­lu­laire des bac­té­ries à Gram posi­tifs retient la colo­ra­tion au cris­tal vio­let, ce qui donne à ces orga­nismes un aspect vio­let au micro­scope optique. La dif­fé­rence entre les deux groupes réside dans la paroi cel­lu­laire de la bactérie.

Germes Gram négatif : différence expliquée entre les Gram positifs et négatifs

Les bac­té­ries peuvent être divi­sées en deux groupes prin­ci­paux : les bac­té­ries à Gram posi­tifs et les bac­té­ries à Gram néga­tifs. Cette clas­si­fi­ca­tion non phy­lo­gé­né­tique se réfère à la capa­ci­té de rete­nir le colo­rant GRAM. Les bac­té­ries à Gram posi­tifs sont celles qui se colorent avec le colo­rant et ont donc une cou­leur bleue ou vio­lette pro­fonde. Les bac­té­ries à Gram néga­tifs, en revanche, ne retiennent presque pas le colo­rant et appa­raissent rose pâle lorsqu’on les colore. 

En effet, la rai­son est qu’elles retiennent la safra­nine du colo­rant. Ce résul­tat découle de la fine couche de pep­ti­do­gly­cane que pos­sèdent les bac­té­ries à Gram néga­tifs. Les bac­té­ries à Gram posi­tifs pos­sèdent quant à elles une grande enve­loppe de pep­ti­do­gly­cane entou­rant la mem­brane cel­lu­laire. L’existence ou non du pep­ti­do­gly­cane ou de la double mem­brane des bac­té­ries à Gram néga­tifs n’est pas liée à leur infec­ti­vi­té. Par ailleurs, on trouve des espèces capables d’infecter les ani­maux et les plantes. 

Les cel­lules à Gram posi­tifs et à Gram néga­tifs peuvent avoir une couche S cris­tal­line à l’extérieur. Contrai­re­ment aux pre­mières, les cel­lules à Gram néga­tifs dotées d’un fla­gelle pos­sèdent quatre anneaux pro­té­geant ce der­nier, deux par mem­brane. La couche S demeure lorsque les spores se forment, bien que peu d’espèces À Gram néga­tifs sporulent.

Germes Gram-négatifs : infections 

Comme la plu­part des bac­té­ries, les bac­té­ries à Gram néga­tifs peuvent pro­vo­quer des infec­tions dans tout le corps. Les sites les plus affec­tés sont les pou­mons, les voies uri­naires, la cir­cu­la­tion san­guine, le sys­tème ner­veux et les tis­sus mous. Les bac­té­ries à Gram néga­tifs peuvent éga­le­ment infec­ter des plaies chi­rur­gi­cales. De nom­breuses bac­té­ries à Gram néga­tifs sont aus­si pré­sentes dans les intes­tins des humains et des ani­maux. Esche­ri­chia coli (E. coli) est un bâton­net Gram-néga­tif qui fait par­tie de la flore intes­ti­nale nor­male. C’est aus­si une bac­té­rie impor­tante pour la diges­tion des aliments.

En géné­ral, cette bac­té­rie ne pro­voque pas d’infection, mais dans cer­taines cir­cons­tances, elle le fait. Par exemple, c’est une cause fré­quente d’infections des voies uri­naires. Si elle pénètre dans la cir­cu­la­tion san­guine, elle peut pro­vo­quer une sep­ti­cé­mie grave. Cer­taines autres bac­té­ries à Gram néga­tifs ne font pas par­tie de la flore intes­ti­nale nor­male. De plus, leur entrée dans l’organisme peut pro­vo­quer des infec­tions intestinales.

Les bac­té­ries à Gram néga­tif peuvent éga­le­ment pro­vo­quer des infec­tions en dehors de l’intestin. On note, les infec­tions res­pi­ra­toires ou les mala­dies sexuel­le­ment trans­mis­sibles. Par exemple, Neis­se­ria Gonor­rhoeae est une bac­té­rie à Gram-néga­tif res­pon­sable de la gonorrhée.

Les causes des infections

Les bac­té­ries sont nor­ma­le­ment pré­sentes dans tout le corps, y com­pris sur la peau et dans les intes­tins. Lorsque celles-ci sont main­te­nues en équi­libre, elles peuvent aider le corps à fonc­tion­ner nor­ma­le­ment. Tou­te­fois, un dés­équi­libre des bac­té­ries ou leur dépla­ce­ment vers des endroits où elles ne sont pas pré­sentes peut entrai­ner une infec­tion. Cette der­nière se pro­duit si les bac­té­ries sont nom­breuses, si elles sont agres­sives ou si le sys­tème immu­ni­taire est affaibli.

Les moyens les plus cou­rants par les­quels les bac­té­ries se pro­pagent vers les par­ties vul­né­rables du corps sont les suivants :

  • Uti­li­sa­tion de dis­po­si­tifs médi­caux insé­rés dans le corps, tels que des cathé­ters vési­caux ou intraveineux,
  • Plaies ouvertes,
  • Contact avec une per­sonne expo­sée à des bac­té­ries à Gram négatifs.

L’utilisation d’antibiotiques est pros­crite lorsqu’ils ne sont pas néces­saires d’un point de vue thé­ra­peu­tique ou lorsque leur uti­li­sa­tion inap­pro­priée aug­mente le nombre de bac­té­ries résis­tantes aux anti­bio­tiques. Les pro­fes­sion­nels de la san­té doivent alors prendre des déci­sions pru­dentes avant de recom­man­der des antibiotiques.

Les risques

L’hospitalisation est le fac­teur de risque le plus cou­rant pour les infec­tions bac­té­riennes à Gram néga­tif. Plus elle est longue, plus le risque d’infection est éle­vé. Les autres fac­teurs qui aug­mentent le risque d’infection bac­té­rienne sont les suivants :

  • Chi­rur­gie récente,
  • Uti­li­sa­tion d’un cathé­ter vésical,
  • Bles­sures de guerre,
  • Dia­lyse pour les mala­dies rénales, qui com­prend l’utilisation régu­lière de IV,
  • Uti­li­sa­tion de la ven­ti­la­tion mécanique,
  • Sys­tème immu­ni­taire affaibli.

Les bac­té­ries à Gram néga­tifs se pro­pagent le plus sou­vent lors d’un contact main à main dans un éta­blis­se­ment de soins de san­té. Lors d’un séjour à l’hôpital, le per­son­nel pren­dra des mesures pour réduire le risque d’infection.

Germes Gram-négatifs : différents types

Germes Gram-néga­tifs

Cette liste contient les bac­té­ries à Gram néga­tifs les plus impor­tantes et les plus cou­rantes en méde­cine. En plus des bac­té­ries men­tion­nées, il existe de nom­breuses bac­té­ries moins cou­rantes qui peuvent cau­ser des infec­tions. On peut les dis­tin­guer sui­vant la forme : en forme de bâton­net (bacilles) et sphé­rique (coc­ci). Voi­ci une liste non exhaus­tive de bac­té­ries à Gram négatifs :

  • coli,
  • Kleb­siel­la,
  • Ente­ro­bac­ter,
  • Sal­mo­nel­la,
  • Shi­gel­la,
  • Pro­tea,
  • Cyto­bac­te­rium,
  • Pseu­do­mo­nas,
  • Bur­khol­de­ria,
  • Ste­no­tro­pho­mo­nas,
  • Aci­ne­to­bac­ter,
  • Vibrio,
  •  

À ces types de bac­té­ries s’ajoutent les légio­nelles, les hae­mo­phi­lus, les bor­de­tel­la, les bru­cel­la, les bar­to­nel­la et les cam­py­lo­bac­ter.

Germes Gram-négatifs : caractéristiques

Les bac­té­ries à Gram néga­tifs ont des spé­ci­fi­ci­tés qui les dif­fé­ren­cient d’autres types de germes. 

La paroi cellulaire

La paroi cel­lu­laire des bac­té­ries à Gram néga­tifs est très solide et élas­tique. Il est en effet impor­tant de pro­té­ger l’intérieur de la cel­lule. Les bac­té­ries à Gram néga­tifs pos­sèdent une fine couche de pep­ti­do­gly­cane. Au-des­sus, elles ont déve­lop­pé une seconde mem­brane, simi­laire à la mem­brane cyto­plas­mique. Entre les deux mem­branes se trouvent des enzymes méta­bo­liques qui agissent dans le péri­plasme. Cela confère aux bac­té­ries à Gram néga­tifs une sépa­ra­tion des espaces. Cet aspect est inté­res­sant par rap­port à la com­par­ti­men­ta­tion du cyto­plasme que les euca­ryotes ont déve­lop­pé plus tard.

En réa­li­té, cela est rela­tif aux pro­ces­sus évo­lu­tifs qui ne sont pas liés à la double mem­brane des bac­té­ries à Gram néga­tifs. De cette façon, ces orga­nismes par­viennent à éta­blir deux envi­ron­ne­ments dif­fé­rents dans les­quels ils peuvent agir. On peut notam­ment citer les enzymes en uti­li­sant des condi­tions de pH différentes. 

La membrane externe

La mem­brane externe des cel­lules à Gram néga­tifs pos­sède des canaux et des pores par les­quels les sub­strats peuvent péné­trer dans le péri­plasme. À leur sur­face se trouvent des lipo­pro­téines que les anti­corps peuvent recon­naitre dans trois régions. On note le poly­sac­cha­ride (appe­lé anti­gène O), le sque­lette poly­sac­cha­ride cen­tral (KDO) et le lipide final (anti­gène d’endotoxine). Ce der­nier est res­pon­sable de la patho­ge­nèse de nom­breuses bac­té­ries à Gram néga­tifs.

Les glo­bules blancs recon­naissent géné­ra­le­ment l’endotoxine. En réponse, ils pro­duisent des cyto­kines et activent le sys­tème immu­ni­taire. Si l’infection se pro­page dans le sys­tème cir­cu­la­toire, elle peut pro­vo­quer un choc endo­toxique. Ce der­nier peut entrai­ner la fièvre et un gon­fle­ment, avec une aug­men­ta­tion du pouls et de la fré­quence res­pi­ra­toire. Il peut aus­si être res­pon­sable de la baisse de la pres­sion arté­rielle ou la mort dans les cas extrêmes.

La composition 

La fine couche de pep­ti­do­gly­cane que pos­sèdent les cel­lules à Gram néga­tifs dif­fère non seule­ment par son épais­seur, mais aus­si par sa com­po­si­tion. Elle ne contient pas d’acides tei­choïques et lipo­tei­choïques, qui, dans les cel­lules à Gram posi­tifs, servent à ancrer l’enveloppe nucléaire à la mem­brane plasmique.

Leur mem­brane contient des pro­téines, des lipo­po­ly­sac­cha­rides (LPS) et des lipo­pro­téines. À cela s’ajoute des porines dans le la mem­brane externe. Ce sont de pro­téines qui forment des pores. Elles favo­risent la dif­fu­sion des molé­cules dont les bac­té­ries ont besoin lors de la décom­po­si­tion dans l’organisme. Par ailleurs, elles se com­posent de bêta-lac­ta­mases. Ce sont aus­si des enzymes qui dégradent cer­tains anti­bio­tiques bêta-lactames.

Germes Gram-négatifs : identification des bactéries

Si on retrouve des bac­té­ries dans un échan­tillon, il est impor­tant de savoir de quel type il s’agit. Ceci est impor­tant pour le trai­te­ment et l’interprétation, car toutes les bac­té­ries détec­tées ne sont pas patho­gènes. En réa­li­té, il peut éga­le­ment s’agir d’une bac­té­rie qui fait par­tie de la flore intes­ti­nale nor­male ou d’un contaminant.

Cette iden­ti­fi­ca­tion bac­té­rienne peut se faire, entre autres, sur la base :

  • de la colo­ra­tion de Gram, de la forme de la bac­té­rie (bacille ou coc­ci, etc.),
  • des pro­prié­tés de croissance,
  • des pro­prié­tés métaboliques.

Dans le pas­sé, les spé­cia­listes uti­li­saient des tests pour déter­mi­ner quelles bac­té­ries étaient impliquées.

Aujourd’hui en revanche, on emploie des tech­niques molé­cu­laires ou le MALDI TOF à la place de ces tests. Dans cette der­nière tech­nique, des frag­ments de pro­téines pro­ve­nant de bac­té­ries sont com­pa­rés. En effet, le pro­fil est éva­lué en com­pa­rai­son avec une base de don­nées conte­nant les pro­fils de nom­breuses autres bactéries.

Cette ana­lyse des pro­fils se fait à l’aide d’un logi­ciel. On obtient un résul­tat dans le cas des espèces qui cor­res­pondent et sont sen­sibles. Ces inno­va­tions ont un béné­fice : rendre l’identification des bac­té­ries beau­coup plus rapide.

Germes Gram-négatifs : traitement

Germes Gram-néga­tifs

Le trai­te­ment dépend du type et de la sen­si­bi­li­té de la bac­té­rie. Il dépend éga­le­ment du type d’infection, de l’historique des anti­bio­tiques, de la gra­vi­té de la mala­die et d’autres fac­teurs cli­niques. Le type de paroi cel­lu­laire d’une bac­té­rie est une infor­ma­tion impor­tante pour le choix des anti­bio­tiques. De plus, la paroi cel­lu­laire des bac­té­ries à Gram néga­tifs est résis­tante à cer­tains anti­bio­tiques, comme la péni­cil­line, ce qui les rend moins efficaces.

Si aucune bac­té­rie n’est iden­ti­fiée dans une infec­tion bac­té­rienne, les médé­cins peuvent faire une esti­ma­tion sur la base du type d’infection dont elle peut être res­pon­sable. Les spé­cia­listes doivent adap­ter la poli­tique en matière d’antibiotiques aux situations.

Par ailleurs, on pour­rait détec­ter l’agent cau­sal et éva­luer la sen­si­bi­li­té aux anti­bio­tiques. Ain­si, la poli­tique anti­bio­tique qui sera pres­crite sera ajus­tée en fonc­tion de ces informations.

Germes Gram-négatifs : résistance aux antibiotiques

Il existe une grande résis­tance des bac­té­ries à Gram néga­tifs aux anti­bio­tiques, ce qui rend les infec­tions plus dif­fi­ciles à trai­ter. Une uti­li­sa­tion cor­recte des anti­bio­tiques est notam­ment impor­tante pour mini­mi­ser l’aggravation de ce problème.

Cer­tains types de bac­té­ries sont intrin­sè­que­ment résis­tants à cer­tains anti­bio­tiques à large spectre. Un exemple est le Ste­no­tro­pho­mo­nas mal­to­phil­la. Les bac­té­ries peuvent éga­le­ment avoir déve­lop­pé un méca­nisme de résis­tance. Cette der­nière peut se mani­fes­ter de plu­sieurs façons : 

  • les bac­té­ries pro­duisent des enzymes qui neu­tra­lisent les antibiotiques,
  • le ciblage des anti­bio­tiques qui s’obtient par des chan­ge­ments dans un pro­ces­sus métabolique,
  • des modi­fi­ca­tions de la paroi cel­lu­laire qui empêchent l’absorption des antibiotiques, 
  • des méca­nismes de pom­page qui libèrent les anti­bio­tiques des cel­lules de la bactérie.

Les infec­tions qui en découlent ont un pro­nos­tic plus défa­vo­rable que celles déve­lop­pées en rai­son d’agents patho­gènes sensibles.

Cela est dû en par­tie au fait que les trai­te­ments anti­mi­cro­biens sont inef­fi­caces dans un grand nombre de cas. En effet, on peut les admi­nis­trer avant que des don­nées micro­bio­lo­giques soient dis­po­nibles pour orien­ter ou confir­mer l’étiologie du processus.

Germes Gram-négatifs : résistance multiple aux médicaments

La résis­tance mul­tiple aux médi­ca­ments (MDR) se pro­duit éga­le­ment chez les bac­té­ries à Gram néga­tifs. La MDR est une condi­tion dans laquelle les bac­té­ries sont deve­nues résis­tantes à plu­sieurs anti­bio­tiques impor­tants. On uti­lise nor­ma­le­ment ces der­niers contre ces orga­nismes en question.

En outre, la résis­tance mul­tiple des bac­té­ries à Gram néga­tifs est due aux dif­fi­cul­tés à éta­blir un trai­te­ment empi­rique cor­rect. Ces germes ont une faci­li­té de pro­pa­ga­tion de la mul­ti­ré­sis­tance et il n’existe pas de nou­veaux anti­mi­cro­biens actifs contre eux.

Deux méca­nismes connus qui se pro­duisent chez les bac­té­ries à Gram néga­tifs sont la « β‑lactamase à spectre éten­du » (BLSE) et la « car­ba­pé­né­mase de Kleb­siel­la pneu­mo­niae » (KPC). Les bac­té­ries pro­duc­trices de BLSE sont résis­tantes à de nom­breuses péni­cil­lines et cépha­lo­spo­rines. Par consé­quent, on choi­sit un anti­bio­tique de type car­ba­pé­nème comme un anti­bio­tique de réserve. Les agents patho­gènes qui pro­duisent des car­ba­pé­né­mases sont éga­le­ment résis­tants à ces anti­bio­tiques de réserve. Il est dif­fi­cile de les com­battre avec des antibiotiques.

Germes Gram-négatifs : solution en cas de résistance

La solu­tion adé­quate est l’antibiothérapie. Cette der­nière doit être basée sur l’antibiogramme et peut néces­si­ter une asso­cia­tion d’antibiotiques. La pro­duc­tion de bêta-lac­ta­mases à spectre éten­du est actuel­le­ment le prin­ci­pal pro­blème de résis­tance chez les enté­ro­bac­té­ries. Celles-ci sont à l’origine d’infections noso­co­miales, mais sont éga­le­ment iso­lées chez des patients externes.

Les enté­ro­bac­té­ries pro­dui­sant le plas­mide AmpC ou la plu­part des car­ba­pé­né­mases sont moins per­ti­nentes dans le contexte pour le moment. Toutes ces variantes pré­sentent sou­vent des taux de résis­tance mar­qués aux ami­no­gly­co­sides et aux quinolones.

Cela est aus­si dû au fait que les plas­mides qui codent pour les bêta-lac­ta­mases contiennent éga­le­ment des gènes de résis­tance sup­plé­men­taires. La rai­son en est que des muta­tions chro­mo­so­miques sup­plé­men­taires sont sélectionnées.

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