Les infections du tractus urinaire sont la cause la plus importante d’infections bactériennes de nos jours, avec une incidence annuelle globale aux alentours de 250 millions de cas. Pour mémoire, environ 50 % des femmes auront un épisode d’ITU dans leur vie. L’étiologie de ces infections a largement été étudiée durant les dernières décennies et seules quelques espèces bactériennes sont considérées comme étant de réels uropathogènes (ex :
Escherichia coli, Proteus mirabilis, Staphylococcus saprophyticus,…). Cependant,
l’avènement des nouvelles techniques d’identifications bactériennes et leurs applications de plus en plus importantes, comme la spectrométrie de masse MALDI-TOF, ou encore l’utilisation de plus en plus aisée du séquençage entier de génomes, de nombreuses espèces bactériennes préalablement considérées comme des contaminants ou comme appartenant à la flore, sont désormais retrouvées dans les échantillons d’urines, identifiées et étudiées. C’est ainsi que de nouvelles espèces uropathogènes ont émergé, comme Actinotignum (anciennement Actinobaculum) schaalii, Aerococcus urinae, Aerococcus sanguinicola ou encore Alloscardovia omnicolens. Ces espèces sont souvent peu étudiées et peu connues par la plupart des bactériologistes et des cliniciens alors que leurs prévalences dans les ITU peuvent être non négligeables chez les patients âgés, en cas de prédispositions urologiques ou de certaines comorbidités.
3.1.1- Escherichia coli :
3.1.1.1- Rappels :
Escherichia coli est une bactérie à Gram négatif appartenant à la famille des
Entérobactéries. Elle fut découverte en 1885 par Théodore Escherich4. On trouve E. coli de façon commensale dans la flore intestinale et fécale, tant chez les humains que chez certains animaux. La flore intestinale est colonisée peu après la naissance. La bactérie et l’hôte coexistent sans impact sur leur santé respective. E. coli uropathogènes (ECUP) sont responsables de 80% des infections des voies urinaires soit environ 150 millions de personnes par an dans le monde.
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Théodore Escherich : pédiatre et bactériologiste allemand-autrichien né à Ansbach (Allemagne) le 29 novembre 1857, mort à Vienne (Autriche) le 15 février 1911, a découvert la bactérie qui lui doit son nom chez un nourrisson en 1885.
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E. coli est la bactérie la plus fréquemment retrouvée dans les infections urinaires de
l'adulte. Ses taux de résistance varient en fonction du lieu d'isolement, du caractère nosocomial ou communautaire de l'infection et de l'antibiotique testé.
3.1.1.2- Facteurs de virulence:
Localisation :
On trouve les gènes codant pour les facteurs de virulence soit sur des éléments génétiques transmissibles soit sur des régions du génome bactérien appelées « îlots de pathogénicité » (IPA). Les plasmides, les phages et les îlots de pathogénicité permettent une évolution rapide des bactéries et la création de nouveaux pathogènes par transfert horizontal. On retrouve les IPA particulièrement dans les souches pathogènes. Les IPA peuvent contenir de nombreux facteurs de virulence différents. On y retrouve par exemple :
- Des gènes codant des facteurs d’adhérence tels que les fimbriae P et S. - Des sidérophores tels que yersiniabactine et l’aérobactine.
- Des toxines telles que l’hémolysine α.
- Des systèmes de sécrétions, par exemple de type III et IV [11]. Fimbriae :
Les fimbriae (aussi connu sur le nom de pili) sont des hétéropolymères d’environ 1μm de longueur et de diamètre allant de 5 à 10 nm [12]. ECUP expriment plusieurs adhésines/fimbriae, tels que des fimbriae de type 1, des fimbriae de type P, des fimbriae F1C et des fimbriae S. Ces fimbriae se trouvent tous sur le chromosome bactérien. Ils sont nécessaires à la bactérie pour promouvoir la colonisation des surfaces, ce qui aide à empêcher l’évacuation par l’urine et permet l’infection par la bactérie.
Auto-transporteurs :
Les auto-transporteurs sont une famille de protéines capables de s’auto-sécréter à travers la membrane d’une bactérie à Gram négatif grâce à un mécanisme appelé sécrétion de type V [13].
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Hémolysine :
E. coli uropathogéniques peuvent produire de l’α-hémolysine. Cette dernière peut
contribuer à des infections à type de cystites, de pyélonéphrites voire même de septicémies. L’hémolysine α est une protéine provoquant la lyse de plusieurs cellules eucaryotes (globules rouges, leucocytes, cellules épithéliales de la vessie,…) en formant des pores dans leur membrane cellulaire. L’action de l’hémolysine α permet de rendre disponible le fer nécessaire pour la croissance bactérienne en libérant le fer piégé dans les cellules de l’hôte.
Sidérophores :
Les sidérophores sont des chélateurs de fer et permettent l’obtention de fer par la bactérie, ce qui est requis pour ses besoins physiologiques. Le fer étant essentiel à plusieurs processus cellulaires, l’action des sidérophores peut entraîner la mort cellulaire. Les sidérophores sont des facteurs de virulence essentiels dans la plupart des bactéries pathogènes à Gram négatif.
3.1.1.3- Spécificité et virulence :
Une étude réalisée en 2016 portant sur 697 souches d’ECUP provenant de Guadeloupe, prélevées par des laboratoires ou des hôpitaux sur une période de dix-sept mois, et qui sont toutes responsables d’infections urinaires communautaires ou hospitalières, a objectivé les résultats suivants [14]:
- 79% des personnes infectées (soit 496 personnes) sont des femmes contre 21% qui sont des hommes (soit 132 personnes)
- Les infections touchant les hommes, bien qu’en nombre inférieur à celles touchant les femmes, sont tout de même en nombre non négligeable et augmentent avec l’âge. La probabilité pour un homme d’avoir une infection urinaire causée par une souche d’ECUP augmente aussi lors de séjour dans des hôpitaux où les risques d’infections sont plus élevés notamment à cause des soins reçus (exemple : utilisation d’un cathéter).
- Les souches impliquées dans les infections urinaires chez les hommes contiennent, en moyenne, plus de facteurs de virulence que celles infectant les femmes
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- Les sidérophores sont les facteurs de virulence que l’on trouve le plus souvent parmi les souches provenant de Guadeloupe.
Une autre étude de l’antibiorésistance des souches d’E. coli uropathogènes hospitalières et communautaires réalisée au Maroc en 2014 [15], a mis en évidence :
- Des taux de résistance variables aux antibiotiques testés, notamment aux principales molécules utilisées dans le traitement des IU.
Figure 3: Taux moyens de résistance des souches d’E.coli isolées aux différents
antibiotiques testés [15].
- E. coli est naturellement sensible à l’ensemble des β-lactamines. Le mécanisme
essentiel de la résistance acquise aux β-lactamines est de nature enzymatique par production des β-lactamases. L’implication des entérobactéries productrices de β-lactamases à spectre élargi (EBLSE) dans les IU tant communautaires que nosocomiales constitue un réel problème de santé publique [16].
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- L’antibiorésistance des souches d’E. coli productrices de β-lactamases à spectre élargi (BLSE) a mis en évidence des taux de résistance plus élevés à un grand nombre d’antibiotiques en comparaison aux souches d’E.coli non productrices de BLSE (Tableau I). Ceci peut être expliqué par le fait que les gènes des BLSE, portés généralement par des plasmides, sont souvent associés à des gènes de résistance aux antibiotiques, notamment aux aminosides et aux fluoroquinolones (FQ) [17,18].
- Aucune résistance à l’imipénème n’a été mise en évidence pour les souches d’E. coli identifiées, soit une sensibilité à l’imipénème de 100 %. Cependant, l’utilisation rationnelle de cette molécule est obligatoire afin d’éviter l’émergence de souches d’E.coli productrices de carbapénèmases.
Tableau I: Résistance aux antibiotiques usuels des souches d’E.coli[17,18]
3.1.2- Klebsiella pneumoniae :
3.1.2.1- Rappels :
Klebsiella pneumoniae est à la fois une bactérie à Gram négatif commensale de
l'organisme et un agent pathogène responsable d'infections variées. Elle est présente naturellement dans le tube digestif et les voies aériennes supérieures de l'homme et des animaux. Elle se retrouve également couramment dans l'eau, les sols et la poussière.
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3.1.2.2- Pathogénicité et résistance :
La multirésistance aux antibiotiques chez les entérobactéries et en particulier chez
Klebsiella spp. est en perpétuelle évolution. Depuis plus de 20 ans, la résistance des
entérobactéries aux céphalosporines de troisième génération ne cesse de se renforcer notamment par l’acquisition de BLSE, récemment s’ajoute la résistance aux FQ. De nombreuses études relatent la progression continue à l’échelle mondiale de ces types de résistance [19]. Alors que ce problème était essentiellement d’ordre hospitalier, la diffusion aujourd’hui à grande échelle dans le domaine communautaire de ce type de résistance laisse augurer un problème majeur de santé publique [16,20].
Une étude visant à décrire la situation du niveau de résistance des Klebsiella spp. uropathogènes aux antibiotiques et plus particulièrement aux céphalosporines de 3ème génération (C3G) par BLSE et aux FQ, au CHU de Mahdia (Tunisie), au cours de l’année 2009, a objectivé que [21] :
- Klebsiella spp. était parmi les principales espèces bactériennes impliquées dans les infections urinaires. Au cours de la période d’étude, l’IU à Klebsiella spp. a été plus fréquente chez les patients consultants (54 %).
- Le taux de résistance de Klebsiella spp. à l’association amoxicilline-acide clavulanique était de 23,7 %.
- La résistance aux C3G était de l’ordre de 22,7 % et le pourcentage des souches BLSE était de 20,2%.
- La prévalence de BLSE chez Klebsiella spp. en Nouvelle-Zélande semble être similaire à celle de l’Australie, des Etats-Unis et certains pays européens. Les taux les plus élevés ont été retrouvés en Chine [22]. Les BLSE ont été souvent déclarées pour être un problème hospitalier. Tandis que la majorité des entérobactéries productrices de BLSE ont été rapportés d’être acquises dans la communauté [16,20]. Depuis sa description initiale en 1983, la résistance transférable aux C3G et aux monobactames chez les entérobactéries a disséminé dans la plupart des hôpitaux.
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- Klebsiella spp. est naturellement sensible aux FQ. L’utilisation abusive de ces molécules en médecine humaine et vétérinaire a fait augmenter la résistance des Klebsiella
spp. aux FQ au cours de la dernière décennie et a réduit leur efficacité et a compromis
l’utilisation future de cette importante classe de médicaments antibactériens [23,24]. En effet, la situation épidémiologique mondiale de la résistance de Klebsiella spp. aux FQ est très variable, 10 % à Tawain [25], 25 à 28 % au Liban [26] et 33 % au Maroc [27].
- La résistance acquise aux FQ est le résultat de la combinaison de plusieurs mécanismes représentés par : des mécanismes de résistance chromosomiques par les mutations de la topoisomérase (dans la région quinolone resistance determining region [QRDR]), la surexpression des systèmes d’efflux et la diminution de sa pénétration transmembranaire [28].
Tableau II: Résistance aux antibiotiques des souches de Klebsiella spp. productrices et non
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3.1.3- Pseudomonas aeruginosa :
3.1.3.1- Rappels :
Pseudomonas aeruginosa ou bacille pyocyanique, est l'exemple-type des bactéries
nosocomiales opportunistes. Il s’agit d’un bacille à Gram négatif non fermentant, aérobie strict, peu ou pas virulente chez l'individu sain mais qui peut s'avérer redoutable chez les sujets dont l'immunité est affaiblie. Son génome, un des plus grands parmi ceux des espèces bactériennes d'intérêt médical, lui permet de s'adapter aux environnements hostiles et d'infecter divers hôtes dont l'Homme grâce à la production de facteurs de virulence.
3.1.3.2- Facteurs de virulence :
Ces facteurs concourent à la pathogénicité par des actions complémentaires, sans qu’aucun d’entre eux ne soit décisif dans le processus physiopathologique. On parle de virulence multifactorielle combinatoire. Les principaux sont décrits ci-dessous :
- Le système de sécrétion de type III (SST3) : assure l'injection d'exotoxines directement dans le cytoplasme des cellules de l'hôte à l’aide d’une structure en forme d’aiguille.
- Les rhamnolipides : sont des glycolipides ayant des propriétés détersives. Secrétés par la bactérie à un stade tardif de sa croissance, ils lysent les érythrocytes et les leucocytes en agissant sur leur membrane.
- LasB : est une métallo-peptidase à large spectre capable de dégrader les peptides antimicrobiens de l'hôte et certains composés de la matrice extracellulaire comme la fibronectine et les collagènes de types 3 et 4.
Grâce à l'action synergique de trois systèmes de communication inter-cellulaires, la bactérie peut activer une cascade complexe de régulation conduisant à la production simultanée de plusieurs facteurs de virulence au niveau du site infectieux, lorsqu'une certaine densité de population est atteinte. La production rapide et massive de facteurs de virulence au cours de l'hospitalisation pourrait expliquer l'apparition brusque d'une infection aiguë chez un patient jusque-là colonisé par P. aeruginosa, c'est-à-dire ne présentant pas de signes cliniques ou biologiques patents d'infection. La réanimation est en effet connue pour être la discipline
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médicale où les infections nosocomiales sont les plus fréquentes ; c'est dit-on l’« épicentre de la résistance aux antibiotiques ». Cette situation est due entre autres à la conjonction de la fréquence d´utilisation des dispositifs invasifs [29], lors des gestes thérapeutiques en l'occurrence lors des poses de sondes urinaires [30].
Par ailleurs, les cellules de P. aeruginosa sont capables de s'associer entre elles pour former une structure hétérogène appelée biofilm. Dans ce cas, les bactéries s'entourent d'une matrice complexe formée de polymères (ADN, polysaccharides) et de protéines, qui les met à l'abri des défenses immunitaires de l'hôte. Ainsi la bactérie est responsable d'infections urinaires principalement chez les patients porteurs de sondes (6,9%).
3.1.3.3- Résistance et sensibilité :
Les antibiotiques habituellement actifs contre P. aeruginosa sont peu nombreux et d'usage hospitalier :
ß-lactamines : pipéracilline (associée à l'inhibiteur de ß-lactamase tazobactam), céftazidime, céfépime, céftolozane (associé au tazobactam), céftazidime (associée à l'inhibiteur de ß-lactamase avibactam), aztréonam, imipénème et méropénème Aminosides : tobramycine et amikacine
Fluoroquinolones : ciprofloxacine Polymyxines : polymyxine B et colistine Autres : fosfomycine
Par ailleurs, P. aeruginosa est capable de développer de nombreuses résistances, soit par l'activation de ses mécanismes intrinsèques (naturels), soit par l'acquisition de matériel génétique étranger véhiculé par des éléments mobiles (plasmides, transposons). Cette espèce bactérienne fait désormais partie de la liste des bactéries dont la résistance aux antibiotiques est devenue un problème majeur de santé publique. En effet, aujourd'hui certaines souches ne sont sensibles qu'à un nombre limité d'antibiotiques, ce qui limite les options thérapeutiques et compromet l'efficacité des traitements. La multirésistance a une origine complexe et multifactorielle. Elle est conditionnée en partie par les habitudes de prescription en matière
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d'antibiotiques, la nature des activités cliniques, et l'adhésion plus ou moins forte des équipes soignantes aux consignes d'hygiène en milieu hospitalier. Ainsi, l'antibiothérapie doit être adaptée en fonction des résultats de l'antibiogramme. Par ailleurs, le milieu hospitalier constitue une source majeure de contamination croisée par P. aeruginosa donc il est important de renforcer les mesures de prévention des infections lors des gestes thérapeutiques en l'occurrence lors des poses de sondes urinaires.
3.1.4- Staphylococcus aureus :
3.1.4.1- Rappels :
Staphylococcus aureus est la bactérie la plus fréquemment isolée dans les prélèvements
de malades hospitalisés [31]. S. aureus, autrement appelé Staphylocoque à coagulase positive, est une bactérie à gram positif. Son réservoir naturel est l’Homme. Il est très fréquent à l’état commensal et pathogène. En effet, très rapidement après la naissance, il colonise la peau, le tube digestif et la région périnéale des nouveaux nés. Il est également très présent au niveau des fosses nasales et des mains. Le S. aureus n’est pas un germe usuel d’ITU mais sa prévalence, est devenue de plus en plus élevée, durant ces dernières années [32].
3.1.4.2- Prévalence et résistance :
Une étude rétrospective monocentrique réalisée sur une durée de onze ans, de janvier 2004 au décembre 2014, dans un service universitaire d’urologie en colligeant tous les prélèvements d’ECBU isolant un S. aureus à partir des dossiers des malades qui y sont hospitalisés durant cette période [32] a objectivé que :
- La prévalence globale de S. aureus était de 9,60 % dont 41 % ont été représentés par des ITU nosocomiales ; il était le troisième germe isolé après E. coli et K. pneumoniae. Un taux de 70,8 % d’isolats de S. aureus était enregistré sur sonde vésicale. Sa résistance à l’amoxicilline-acide clavulanique (AMC) restait stationnaire, alors qu’elle a baissé pour les céphalosporines de troisième génération, la triméthoprime-sulfaméthoxazole (TMP/SMX) et augmenté pour les aminosides et la ciprofloxacine, l’acide fucidique, d’autre part, garde une excellente action sur ce germe in vitro mais il diffuse mal dans l’appareil urinaire ce qui limite son utilisation.
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Figure 4: Courbe d’évolution de la résistance du S. aureus aux principaux antibiotiques utilisés en
urologie [32].
- Certains cliniciens prennent les staphylocoques à coagulase négative (SCN) pour des
saprophytes et très rarement on les prend pour des causes de maladies, or actuellement on les voit comme cause des infections nosocomiales et de très graves inflammations [33]. On trouve comme plus étroitement liés aux infections urinaires les types S. saprophyticus, S.
haemolyticus et S. epidermidis [35].
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- Les infections urinaires à staphylocoques sont avant tout observées chez les femmes : 165 (62 %). S. aureus sont isolés chez 27 (75 %) femmes et 9 (25 %) hommes, et
Staphylococcus à coagulase négative (SCN) chez 138 (60 %) femmes et 92 (40 %) hommes.
Parmi les 47 patients avec S. saprophyticus dans l’urine, 45 sont des femmes.
- Une partie, plus grande que la moitié, 138 (51,9 %), des malades étudiés au nombre de 266, avaient eu un ou plusieurs facteurs favorisant l’infection de l’appareil urinaire tels que : diabète sucré chez 32 (23,2 %), déficit immun chez 7 (5,1 %), des manipulations invasives de diagnostic ou de traitement faites chez 36 (26,1 %), des corps étrangers dans le système urinaire (cathéters, drainages) chez 81 (58,7 %) et d’autres 6 (4,3 %).
- Chez les malades étudiés qui souffraient d’infections de l’appareil urinaire compliquées ou nosocomiales, S. aureus existe chez 31 % et les CNS chez 69 % [36], tandis que le pourcentage de ces derniers chez nous est considérablement plus grand : 86,5 % SCN et 13,5 % S. aureus.
- Les mécanismes et les gènes de résistance des staphylocoques dorés et les SCN sont les mêmes. En revanche, la fréquence des résistances diffère puisqu’elle est plus élevée pour les SCN [37].
3.1.5- Proteus mirabilis :
3.1.5.1- Rappels :
Les bactéries du genre Proteus sont des bacilles à Gram négatif, aérobies mobiles qui font partie de la famille des entérobactéries [48,49]. Elles font partie de la flore intestinale normale de l’humain et sont aussi ubiquistes dans l’environnement.
3.1.5.2- Pathogénicité :
P. mirabilis est souvent en cause dans les infections des voies urinaires nosocomiales de
même qu’acquises dans la collectivité. En Europe et en Amérique du Nord, entre 4 et 6 % des infections imputables au Proteus mirabilis sont acquises dans la collectivité, contre 3 à 6 % en milieu hospitalier [38]. Il est habituellement observé dans les voies urinaires hautes (siège fréquent de l’infection) et peuvent entraîner des lithiases urinaires [38,39], des cystites et des pyélonéphrites aiguës.
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3.1.5.3- Mode de transmission :
P. mirabilis fait partie de la flore intestinale normale de l’humain et peut causer des
infections lorsqu’elles quittent l’intestin. Cette bactérie est responsable d’IU essentiellement chez les patients sondés ou présentant une malformation urologique ou encore après une intervention chirurgicale au niveau du tractus urinaire [40]. Son mode de transmission spécifique n’a pas encore été déterminé.
3.1.5.4- Résistance : [41]
Même si P. mirabilis représente une cause moindre d’IUN, l’augmentation de sa résistance à divers antibiotiques est inquiétante. La résistance acquise est essentiellement enzymatique et se fait par l’intermédiaire des plasmides.
Une étude faite du 1er janvier 1999 au 31 décembre 2005 au CHU de Nîmes, pour analyser l’évolution de la résistance des souches urinaires de Proteus mirabilis, a montré que :
- P. mirabilis est l’espèce la plus communément isolée des prélèvements cliniques. Cela peut s’expliquer par son taux élevé de portage (25 %) dans le tube digestif de l’homme. Les intestins sont d’ailleurs le réservoir majeur de ces bactéries chez l’homme, résultant des auto-infections ou transmissions de patient à patient dans les hôpitaux [42].
- Au total, 1008 souches de P. mirabilis ont été obtenues à partir de la culture bactériologique des prélèvements urinaires des patients hospitalisés sur une période de sept ans avec une moyenne de 144 souches par an. La moyenne d’âge de la population étudiée était de 76 ans (± 15) dont 63,1 % étaient des femmes.
- P. mirabilis est naturellement résistant aux polymyxines, à la tétracycline et à la nitrofurantoïne.
- Résistance acquise se fait par le biais de mécanismes identiques à ceux décrits pour E. coli.
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- Les taux de résistance de P. mirabilis vis-à-vis de l’amoxicilline (AMX), d’AMC et des pipéracilline (PIP) étaient élevés, avec une émergence de la résistance aux céphalosporines de troisième génération [céfotaxime (CTX) et céftazidime (CAZ)]. Cette élévation pourrait être liée à l’émergence et l’extension de nouveaux mécanismes de résistance liés à la sécrétion de β-lactamases chez P. mirabilis.
3.1.6- Actinotignum schaalii :
3.1.6.1- Rappels :
Actinotignum (anciennement Actinobaculum) schaalii est une bactérie de forme
coccobacillaire, à Gram positif, immobile, non sporulée, anaérobie facultative. C’est un pathogène émergent, puisque plus d’une centaine de cas d’infections ont été décrits à ce jour autant chez l’adulte que chez l’enfant [43,44]. A. schaalii a longtemps été considéré comme un contaminant dans la plupart des prélèvements urinaires.
3.1.6.2- Prévalence :
A. schaalii est probablement une bactérie appartenant à la flore génito-urinaire humaine.
Cependant, la prévalence des infections causées par ce germe reste difficile à évaluer du fait des difficultés d’isolement et d’investigation. En effet, différentes études ont montré sa présence dans des échantillons urinaires chez les jeunes enfants ainsi que chez les personnes