La pathogenèse bactérienne est le processus par lequel les bactéries causent des maladies chez un hôte. La pathogénicité est la capacité à causer une maladie, tandis que la virulence se réfère au degré de dommage infligé. Les facteurs de virulence sont des molécules produites par les pathogènes qui permettent la colonisation, l’évasion immunitaire et la destruction tissulaire.
Postulats de Koch
Les postulats de Koch établissent la relation causale entre un microorganisme et une maladie : le microorganisme doit être trouvé chez les individus malades mais pas chez les individus sains ; il doit être isolé et cultivé en culture pure ; la culture pure doit causer la même maladie lorsqu’elle est inoculée à un hôte sain et susceptible ; et le même microorganisme doit être ré-isolé de l’hôte infecté expérimentalement.
Adhésion et Colonisation
Les adhésines sont des structures de surface qui médient l’attachement aux cellules hôtes. Les pili (fimbriae) sont les structures adhésives les plus courantes, y compris les pili de type I (E. coli), les pili P (associés à la pyélonéphrite) et les fibres curli. Les adhésines non piliques comprennent des protéines de surface telles que l’invasine (Yersinia), l’internaline (Listeria) et les protéines de liaison à la fibronectine (Staphylococcus, Streptococcus). De nombreuses bactéries forment des biofilms — des communautés attachées à une surface, enrobées dans une matrice de substance polymérique extracellulaire (EPS) composée de polysaccharides, protéines et ADN — qui résistent aux antibiotiques et aux défenses immunitaires de l’hôte.
Invasion
Certains pathogènes envahissent les cellules hôtes pour éviter la détection immunitaire. Le mécanisme peut être de type fermeture à glissière (Listeria, Yersinia, liant les récepteurs de l’hôte) ou de type déclencheur (Salmonella, Shigella, injectant des protéines effectrices via les systèmes de sécrétion de type III). Les pathogènes intracellulaires survivent et se répliquent à l’intérieur des cellules hôtes — Mycobacterium tuberculosis survit dans les macrophages en inhibant la fusion phagosome-lysosome. L’invasion peut causer des dommages tissulaires directs et faciliter la propagation vers les tissus plus profonds.
Toxines
Les exotoxines sont des protéines sécrétées qui causent des dommages spécifiques, souvent à des sites éloignés de l’infection ; elles sont immunogènes (stimulent les anticorps antitoxines) et peuvent être inactivées pour former des anatoxines pour la vaccination. Les types d’exotoxines comprennent les toxines A-B (toxine cholérique, toxine diphtérique, toxine tétanique, toxine botulique), les toxines endommageant les membranes (hémolysines, leucocidines) et les superantigènes (toxine du syndrome de choc toxique, entérotoxines staphylococciques). L’endotoxine (LPS) est le composant lipide A de la membrane externe Gram-négative ; libérée lors de la lyse bactérienne, elle déclenche fièvre, inflammation et potentiellement un choc septique via l’activation du récepteur de type Toll 4 (TLR4).
Stratégies d’Évasion Immunitaire
La capsule polysaccharidique inhibe la phagocytose ; les pathogènes encapsulés comprennent Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae type b, Neisseria meningitidis et Klebsiella pneumoniae. La variation antigénique permet aux pathogènes de modifier les antigènes de surface pour échapper aux anticorps — Neisseria gonorrhoeae varie les protéines pilines, et le virus de la grippe A varie l’hémagglutinine et la neuraminidase. La protéase IgA clive l’IgA sécrétoire au niveau de la région charnière et est produite par Neisseria, Haemophilus et Streptococcus pneumoniae. Pour la survie intracellulaire, certains pathogènes (Listeria, Shigella, Rickettsia) s’échappent du phagosome et se répliquent dans le cytosol, tandis que d’autres (Coxiella, Legionella) survivent à l’intérieur de phagosomes modifiés.
Acquisition du Fer
Le fer est essentiel à la croissance bactérienne mais est séquestré par les protéines de l’hôte (transferrine, lactoferrine, ferritine, hémoglobine). Les sidérophores sont de petits chélateurs du fer à haute affinité sécrétés par les bactéries — les exemples incluent l’entérobactine (E. coli), la pyoverdine (Pseudomonas) et la mycobactine (Mycobacterium). Les pathogènes utilisent également des systèmes d’acquisition de l’hème (HemR, HasR) et des protéines de liaison à l’hème pour extraire le fer directement des hémoprotéines de l’hôte.
Régulation de la Virulence
Le quorum sensing permet aux bactéries de réguler l’expression des gènes de virulence en réponse à la densité de population en utilisant des molécules auto-inductrices (acyl-homosérine lactones chez les Gram-négatives, peptides auto-inducteurs chez les Gram-positives). Les systèmes de régulation à deux composants (ex. PhoP/PhoQ chez Salmonella, BvgS/BvgA chez Bordetella) détectent les signaux environnementaux et coordonnent l’expression des gènes de virulence. De nombreux facteurs de virulence sont régulés par des régulateurs globaux tels que ToxR (Vibrio cholerae), PrfA (Listeria monocytogenes) et Agr (Staphylococcus aureus).
