15.4 : Techniques aseptiques

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Objectifs d'apprentissage

Décrire les facteurs de virulence propres aux champignons et aux parasites
Comparez les facteurs de virulence des champignons et des bactéries
Expliquer la différence entre les parasites protozoaires et les helminthes
Décrire comment les helminthes échappent au système immunitaire de l'hôte

Bien que les champignons et les parasites soient d'importants agents pathogènes responsables de maladies infectieuses, leurs mécanismes pathogènes et leurs facteurs de virulence ne sont pas aussi bien caractérisés que ceux des bactéries. Malgré l'absence relative de mécanismes détaillés, les stades de pathogenèse et les mécanismes généraux de virulence impliqués dans la production de maladies par ces agents pathogènes sont similaires à ceux des bactéries.

Virulence fongique

Les champignons pathogènes peuvent produire des facteurs de virulence similaires aux facteurs de virulence bactériens dont il a été question plus haut dans ce chapitre. Dans cette section, nous examinerons les facteurs de virulence associés aux espèces de Candida, Cryptococcus, Claviceps et Aspergillus.

Candida albicans est un pathogène fongique opportuniste et un agent causal du muguet buccal, des mycoses vaginales et de la candidose cutanée. Candida produit des adhésines (glycoprotéines de surface) qui se lient aux phospholipides des cellules épithéliales et endothéliales. Pour favoriser la propagation et l'invasion des tissus, Candida produit des protéases et des phospholipases (c'est-à-dire des exoenzymes). L'une de ces protéases dégrade la kératine, une protéine structurale présente dans les cellules épithéliales, augmentant ainsi la capacité du champignon à envahir les tissus de l'hôte. Des études sur des animaux ont montré que l'ajout d'un inhibiteur de protéase entraînait une atténuation de l'infection à Candida. ¹ De même, les phospholipases peuvent affecter l'intégrité des membranes des cellules hôtes afin de faciliter leur invasion.

Le principal facteur de virulence du Cryptococcus, un champignon responsable de la pneumonie et de la méningite, est la production de capsules. Le polysaccharide glucuronoxylomannane est le principal constituant de la capsule Cryptococcus. Comme les cellules bactériennes encapsulées, les cellules cryptococciques encapsulées sont plus résistantes à la phagocytose que les cryptocoques non encapsulés, qui sont phagocytés efficacement et donc moins virulents.

Comme certaines bactéries, de nombreux champignons produisent des exotoxines. Les toxines fongiques sont appelées mycotoxines. Le Claviceps purpurea, un champignon qui pousse sur le seigle et les céréales apparentées, produit une mycotoxine appelée toxine de l'ergot, un alcaloïde responsable de la maladie connue sous le nom d'ergotisme. Il existe deux formes d'ergotisme : gangreneux et convulsif. Dans l'ergotisme gangreneux, la toxine de l'ergot provoque une vasoconstriction, ce qui entraîne une mauvaise circulation sanguine vers les extrémités et finit par entraîner la gangrène. Une célèbre épidémie d'ergotisme gangreneux s'est produite en Europe de l'Est au Ve siècle après JC en raison de la consommation de seigle contaminé par C. purpurea. Dans l'ergotisme convulsif, la toxine cible le système nerveux central, provoquant des manies et des hallucinations.

La mycotoxine aflatoxine est un facteur de virulence produit par le champignon Aspergillus, un pathogène opportuniste qui peut pénétrer dans l'organisme par le biais d'aliments contaminés ou par inhalation. L'inhalation du champignon peut entraîner l'aspergillose, une maladie pulmonaire chronique caractérisée par de la fièvre, des expectorations sanglantes et/ou de l'asthme. L'aflatoxine agit chez l'hôte à la fois en tant que mutagène (substance qui provoque des mutations dans l'ADN) et en tant que cancérogène (substance impliquée dans le développement du cancer) et a été associée au développement du cancer du foie. Il a également été démontré que l'aflatoxine traverse la barrière hémato-placentaire. ² Une deuxième mycotoxine produite par Aspergillus est la gliotoxine. Cette toxine favorise la virulence en provoquant l'autodestruction des cellules hôtes et en évitant la réponse immunitaire de l'hôte en inhibant la fonction des cellules phagocytaires ainsi que la réponse pro-inflammatoire. Comme Candida, Aspergillus produit également plusieurs protéases. L'une d'elles est l'élastase, qui décompose la protéine élastine présente dans le tissu conjonctif des poumons, entraînant le développement de maladies pulmonaires. Une autre est la catalase, une enzyme qui protège le champignon du peroxyde d'hydrogène produit par le système immunitaire pour détruire les agents pathogènes.

Exercice\(\PageIndex{1}\)

Énumérez les facteurs de virulence communs aux bactéries et aux champignons.
Quelles sont les fonctions des mycotoxines pour aider les champignons à survivre chez l'hôte ?

Virulence des protozoaires

Les agents pathogènes protozoaires sont des parasites eucaryotes unicellulaires qui possèdent des facteurs de virulence et des mécanismes pathogènes analogues à ceux des agents pathogènes procaryotes et viraux, notamment des adhésines, des toxines, des variations antigéniques et la capacité de survivre à l'intérieur de vésicules phagocytaires.

Les protozoaires possèdent souvent des caractéristiques uniques de fixation aux cellules hôtes. Le protozoaire Giardia lamblia, responsable de la maladie intestinale giardiase, utilise un grand disque adhésif composé de microtubules pour se fixer à la muqueuse intestinale. Lors de l'adhésion, les flagelles de G. lamblia se déplacent de manière à aspirer le liquide qui se trouve sous le disque, créant ainsi une zone de pression plus faible qui facilite l'adhésion aux cellules épithéliales. La Giardia n'envahit pas les cellules intestinales mais provoque plutôt une inflammation (peut-être par la libération de substances cytopathiques qui endommagent les cellules) et raccourcit les villosités intestinales, inhibant ainsi l'absorption des nutriments.

Certains protozoaires sont capables de variations antigéniques. Le pathogène intracellulaire obligatoire Plasmodium falciparum (l'un des agents responsables du paludisme) réside à l'intérieur des globules rouges, où il produit une protéine membranaire d'adhésine connue sous le nom de pFEMP1. Cette protéine est exprimée à la surface des érythrocytes infectés, provoquant le collage des cellules sanguines entre elles et sur les parois des vaisseaux sanguins. Ce processus entrave la circulation sanguine, entraînant parfois une défaillance organique, une anémie, une jaunisse (jaunissement de la peau et de la sclère des yeux dû à l'accumulation de bilirubine provenant des globules rouges lysés) et, par la suite, la mort. Bien que la pFEMP1 puisse être reconnue par le système immunitaire de l'hôte, les variations antigéniques de la structure de la protéine au fil du temps empêchent sa reconnaissance et son élimination faciles. Cela permet au paludisme de persister en tant qu'infection chronique chez de nombreuses personnes.

Les facteurs de virulence de Trypanosoma brucei, l'agent responsable de la maladie du sommeil en Afrique, incluent la capacité de former des capsules et de subir des variations antigéniques. T. brucei évite la phagocytose en produisant une couche de glycoprotéines dense qui ressemble à une capsule bactérienne. Au fil du temps, des anticorps hôtes sont produits pour reconnaître cette couche, mais T. brucei est capable de modifier la structure de la glycoprotéine pour échapper à la reconnaissance.

Exercice\(\PageIndex{2}\)

Expliquez comment la variation antigénique des agents pathogènes protozoaires les aide à survivre chez l'hôte.

Virulence des helminthes

Les helminthes, ou vers parasites, sont des parasites eucaryotes multicellulaires qui dépendent fortement de facteurs de virulence qui leur permettent de pénétrer dans les tissus hôtes. Par exemple, la forme larvaire aquatique de Schistosoma mansoni, responsable de la schistosomiase, pénètre la peau intacte à l'aide de protéases qui dégradent les protéines de la peau, dont l'élastine.

Pour survivre au sein de l'hôte assez longtemps pour perpétuer leur cycle de vie souvent complexe, les helminthes doivent échapper au système immunitaire. Certains helminthes sont si gros que le système immunitaire est inefficace contre eux. D'autres, comme les vers ronds adultes (responsables de la trichinose, de l'ascaridiase et d'autres maladies), sont protégés par une cuticule externe résistante.

Au cours de leur cycle de vie, les caractéristiques de surface des parasites varient, ce qui peut contribuer à empêcher une réponse immunitaire efficace. Certains helminthes expriment des polysaccharides appelés glycanes sur leur surface externe ; comme ces glycanes ressemblent à des molécules produites par les cellules hôtes, le système immunitaire ne parvient pas à reconnaître et à attaquer les helminthes en tant que corps étranger. Ce « gadget glycanique », comme on l'appelle, sert de cape protectrice qui permet aux helminthes d'échapper à la détection par le système immunitaire. ³

En plus d'échapper aux défenses de l'hôte, les helminthes peuvent supprimer activement le système immunitaire. S. mansoni, par exemple, dégrade les anticorps de l'hôte à l'aide de protéases. Les helminthes produisent de nombreuses autres substances qui suppriment les éléments des défenses spécifiques innées non spécifiques et adaptatives de l'hôte. Ils libèrent également de grandes quantités de matière dans l'hôte qui peuvent localement submerger le système immunitaire ou provoquer une réponse inappropriée de celui-ci.

Exercice\(\PageIndex{3}\)

Décrivez comment les helminthes évitent d'être détruits par le système immunitaire de l'hôte.

Concepts clés et résumé

Les agents pathogènes fongiques et parasitaires utilisent des mécanismes pathogènes et des facteurs de virulence similaires à ceux des bactéries pathogènes.
Les champignons déclenchent des infections par l'interaction des adhésines avec les récepteurs des cellules hôtes. Certains champignons produisent des toxines et des exoenzymes impliquées dans la production de maladies et des capsules qui protègent contre la phagocytose.
Les protozoaires adhèrent aux cellules cibles par des mécanismes complexes et peuvent endommager les cellules en libérant des substances cytopathiques. Certains protozoaires évitent le système immunitaire par le biais de variations antigéniques et de la production de capsules.
Les vers helminthiques peuvent éviter le système immunitaire en recouvrant leur extérieur de molécules de glycane qui les font ressembler à des cellules hôtes ou en supprimant le système immunitaire.

Notes

1 K. Fallon et coll. « Rôle des protéases aspartiques dans l'infection disséminée à Candida albicans chez la souris. » Infection et immunité 65 no 2 (1997) :551—556.
2 C.P. Wild et coll. « Exposition in utero à l'aflatoxine en Afrique de l'Ouest. » Lancet 337 n° 8757 (1991) :1602.
3 I. van Die, R. D. Cummings. « Le gimmickry glycanique par les helminthes parasites : une stratégie pour moduler la réponse immunitaire de l'hôte ? » Glycobiologie 20 no 1 (2010) :2—12.