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Pathogénèse microbienne Pathogénèse microbienne Introduction Introduction 1

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Page 1: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Pathogénèse microbienne Pathogénèse microbienne Introduction Introduction

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Pathogénèse microbiennePathogénèse microbienne

Extrait du programme◦8.2. Pouvoir pathogène des bactéries.

Facteurs du pouvoir pathogène : pouvoir invasif, pouvoir toxique, rôle du terrain : bactéries à pouvoir pathogène spécifique ; bactéries opportunistes.Notions d'épidémiologie : modes de transmission, incidence et prévalence.Résistance de l'organisme à l'infection.

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Cours d’immunologie

Page 3: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

1- Les différents rapports entre les êtres vivants

2- Notion d’infection, de maladie infectieuse et de virulence

3- Les différentes infections bactériennes

4- Les déterminants du pouvoir pathogène

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1- Les différents rapports entre les êtres vivants

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Êtres vivant indépendamment d’autres organismes vivants

- Autotrophes complètement indépendants, ne consommant que des matières minérales- Saprophytes consommant de la matière organique en décomposition

Êtres vivant sur ou dans un autre organisme vivant nommé hôte : les symbiotes (ou les parasites au sens large)

- Commensaux vivant ensemble en bonne intelligence-Mutualistes (ou parfois symbiotes au sens strict) fournissant une association à bénéfices mutuels importants-Pathogènes (ou parasites au sens strict) causant des dommages à l’hôte

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Mutualisme Commensalisme Parasitisme

Bénéfice Tolérance Dommage

Symptomes Dépendance

MaladiesSanté (?)

La vie avec les micro-organismes

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SymbioseSymbiose

Symbiose : étymologiquement « vie avec ». Terme proposé par le botaniste allemand Anton de

Bary en 1879

Définition : association à caractère obligatoire ou non et à avantages et/ou inconvénients réciproques et partagés, entre partenaires avec des bénéfices ("globaux") pour la nouvelle entité émergente.

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Mutualisme

• Définition du mutualisme : association entre 2 organismes avec bénéfice mutuel

• Remarque : le mutualisme est parfois appelé symbiose dans son sens restreint

• Exemple : lichen association entre un Ascomycète et une algue verte photosynthétique 

• Cas particulier du syntrophisme : mutualisme réduit à l’apport alimentaire

ex Streptococcus faecalis et Lactobacillus pour la phénylalanine) ;

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Commensalisme et parasitismeCommensalisme et parasitismeDéfinition du commensalisme (partager la

même table) : association entre 2 organismes où l’un peut être bénéficiaire mais sans effet sur l’autre Exemple de bactéries commensales = bactéries de la flore normale

Définition de parasitisme : relation entre 2 organismes où l’un vit aux dépens de l’autre qui peut subir des dommages ◦Intracellulaire ◦Ou extracellulaire

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2- Notion d’infection, de maladie infectieuse et de virulence

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2-1- Le postulat de Koch (1890)

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1. Nécessité de la présence du microorganisme dans tous les cas de la maladie et dans les lésions associées

2. Nécessité de pouvoir réaliser des cultures pures in vitro

3. Obligation que l’inoculation d’une culture pure du microorganisme à un animal sensible soit responsable de la même maladie

4. Nécessité de retrouver le microorganisme dans des lésions chez cet animal

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Postulat imparfait car ◦Existence de bactéries non cultivables

(Mycobacterium leprae)◦Existence de pathologies polymicrobiennes◦Sensibilité différente des hôtes

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• Nécessité de retrouver la séquence nucléique du microorganisme pathogène putatif dans la plupart des cas de la maladie

• Nécessité que la séquence nucléique soit absente (ou faible nombre de copies) chez les sujets sains ou sinon apparition de la maladie

• Diminution du nombre de copie des acides nucléiques spécifiques du pathogène lors de la guérison de la maladie

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2-2- Infection et maladie infectieuse : définitions

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Infection : invasion d’un hôte par un microorganisme suivie par son établissement et sa multiplication

(Attention infection ne signifie pas maladie ; exemple des porteurs asymptomatiques)

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Maladie : Déviation ou arrêt d’une structure ou d’une fonction normale de n’importe quelle partie de l’organisme, se manifestant par un ensemble caractéristique de symptômes et de signes

Maladie infectieuse : état pathologique résultant du conflit entre l'hôte infecté et le microorganisme infectant (lésions par le microorganisme ou ses produits et/ou par la réponse immunitaire spécifique ou non spécifique déclenchée par le microorganisme)

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Pour débuter types d’infections Pour débuter types d’infections bactériennes : un film de 5 minutesbactériennes : un film de 5 minutes

Listeria monocytogenes, Legionella pneumophila and Mycobacterium tuberculosis

À regarder en vous posant les questions :◦ Qu’est ce qui fait que l’interaction entre l’hôte et le

pathogène soit à l’origine des symptômes ?◦ Comment la bactérie induit elle des effets néfastes chez

l’homme ?◦ Comment échappe t-elle aux défenses immunitaires de

l’homme ?En ligne sur

http://www.nature.com/nrmicro/animation/index.html

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Bilan : déterminisme d’une maladie Bilan : déterminisme d’une maladie infectieuseinfectieuse

Définition de « maladie infectieuse » : déséquilibre, au profit des attaquants, entre les moyens d’attaque exercés par un agent pathogène et les moyens de défense de l’hôte.

Déterminants de la maladie infectieuse : nécessité pour l’agent pathogène ◦d’être transporté vers l’hôte◦d’adhérer, de coloniser ou d’envahir l’hôte◦d’échapper aux mécanismes de défense de l’hôte◦de posséder une capacité mécanique, chimique ou

moléculaire de nuire à l’hôte. 21

Page 22: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

2-3- Pouvoir pathogène et virulence

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2-3-1- Définitions

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• Pathogène : micro-organisme capable de causer une maladie chez l’hôte (opportuniste et pathogène strict) (dommage direct ou dommage indirect)

• Pouvoir pathogène : capacité d'une bactérie à provoquer des lésions chez un hôte donnera le type de maladie.

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Pathogène strict : micro-organisme toujours responsable d’une infection si son nombre et sa voie d’entrée sont respectés.

Pathogène  opportuniste : micro-organisme n’engendrant une infection qu’en cas d’un affaiblissement des défenses de l’organisme.

Il s’agit d’un - microorganisme commensal sur terrain normal- microorganisme pathogène sur terrain affaibli.

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• Virulence : degré d'intensité du pouvoir pathogène

• Pouvoir invasif

• Pouvoir infectieux

• Pouvoir toxinogène

• Facteur de virulence : composant d’un pathogène qui entraîne des dommages chez l’hôte (pouvoir d'adhésion, multiplication, diffusion de toxine, dissémination)

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Page 27: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

2-3-2- Estimation de la virulence : la DL50

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Page 29: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

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La souche A est plus virulente que la souche B

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Virulence : degré d’intensité du pouvoir Virulence : degré d’intensité du pouvoir pathogènepathogène

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3- Quelques généralités sur les infections et maladies infectieuses bactériennes

Page 32: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

3-1- Les diverses manifestations

Page 33: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

3-1-1- Étendue de la maladie infectieuse

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- Infection localisée : peau, œil, tractus respiratoire, génito-urinaire ...

- Infection généralisée- Invasion des tissus- Bactériémie- Septicémie- Métastases septiques (localisation à distance)

- Production de toxines

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• Bactériémie : Présence de microorganismes dans le sang

• Septicémie  : infection de l’ensemble de l’organisme due à un microorganisme qui s’est développé dans une zone précise et qui s’est propagé à d’autres organes via la circulation sanguine (passage par une bactériémie)

• Choc septique : état inflammatoire sévère à l’origine de la défaillance organique

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Page 36: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

3-1-2- Les divers sites possibles

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Infections du système nerveux central (SNC)◦ Méningites◦ Encéphalites

Infections du tube digestif◦ Diarrhées infectieuses ◦ Hépatites virales

Infections des voies génito- urinairesInfections des voies respiratoiresInfections cutanées et des tissus mousInfections materno-foetalesSepticémies - Choc septique

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Pathologies humaines par des Pathologies humaines par des germes pathogènes strictsgermes pathogènes stricts

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Infections systémiques:Brucella spp (brucellose)Borrelia burgorferi (maladie

de lyme)Rickettsia spp (typhus)

Lèpre :Mycobacterium leprae

Diphtérie :Corynebacterium diphtériae

Pneumonie et autre atteinte pulmonaire :Legionella pneumophilaMycobacterium pneumoniaeChlamydia sppBacillus anthracis (anthrax)Mycobacterium tuberculosis

(tuberculose)Bordetella pertussis

(coqueluche)

Infections urogénitales Treponema pallidum (syphilis)Neisseria Gonorrhoeae

(gonorrhée)Chlamydia trachomatis (urétrite)

Infections gastrointestinales :Listeria monocytogenes (listeriose)E coli enteropathogèneSalmonella typhi (typhoÿde)Shigella spp (dysenterie)Vibrio cholerae (cholera)Yersinia spp (yersiniose)

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Pathologies humaines par des germes Pathologies humaines par des germes opportunistesopportunistes

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Méningite : Streptococcus pneumoniaeNeisseria meningitidisHaemophilus influenzae

Infections oculaires :Staphylococcus aureus Haemophilus influenzae

Pneumonie :Streptococcus pneumoniae Haemophilus influenzae

Infection de la peau :Streptococcus pyogenes Staphylococcus aureusPropionibacterium acnes

Gangrène :Clostridium perfringens

Toutes ces bactéries sont retrouvés sur personnes saines : infections par des bactéries opportunistes

Otites : Streptococcus pneumoniaeHaemophilus influenzae

Caries : Streptococcus mutans

Pharyngite : Streptococcus pyogenes

Endocardite : Streptococcus sanguis

Infection urinaire : Escherichia coli

Ostéomyélite (inflammation des os) :Staphylococcus aureus

Gastrite/ CancerHelicobacter pylori

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3-2- Les diverses maladies infectieuses fonction de l’origine du microorganisme

Page 41: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

3-2-1- Les maladies infectieuses endogènes

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• Définition : Maladie infectieuse d’un individu par un microorganisme appartenant à la microflore endogène

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A/ La microflore endogène

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Fonction de la flore endogène Fonction de la flore endogène

Fonction : barrière ou de résistance à la colonisation

Mécanisme : compétition pour sites d’adhésion et nutriments, sécrétion de bactériocines

D ’après Ducluzeau et al

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Flore du tube digestifFlore du tube digestif

Globalement = stérile à la naissance = 1014 ufc/g chez l’adulte

Gradient croissant dans le T.D.Différentes catégories de bactéries

- Flore dominante- Flore sous dominante- Flore en transit

Modulations- Alimentation / environnement- Antibiothérapie

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Flore cutanéeFlore cutanée

Peau imperméable mais présence eau et sebum

Population variable en fonction des sites cutanés

Principalement espèces à Gram +

- Staphylococcus epidermidis

- Corynebacterium xerosis, C. pseudodiphtericum

- Autres espèces Propionibacterium acnes

Nombre de bactéries: 1012 à 1015 / cm2 au total chez l’adulte

Variations possibles

- Sueur et sebum

- Traitements antibactériens

- Lésions cutanées

I)

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Flore vaginaleFlore vaginaleEcosystème évolutif dans le temps

- Période prépubertaire

- Période adulte

- Période ménopause

Population dominante

Lactobacilles chez 90% des femmes108 UFC/mL fluide vaginal

Propriétés particulières

- Forte acidité

- Production H2O2

- Production de bactériocines

Variations possibles

- Antibiothérapie

- Infection

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B/ Circonstances conduisant à une maladie infectieuse endogène

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• Destruction de l’épithélium (Staphylococcus aureus chez les brûlés)

• Présence d’un corps étranger  : maladie iatrogène, biofilm sur la surface d’un cathéter

• Affaiblissement du système immunitaire : suite à la prise de médicaments, à une surinfection, à des radiations ……

• Destruction de la flore normale par un antibiotique : tétracycline et croissance de Candida albicans (candidose dans la bouche)

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Page 51: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

3-2-2- Les maladies infectieuses dues à des bactéries exogènes (bactéries absentes de l’organisme transmises et qui vont pénétrer)

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a/ Modes de transmission

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• Inhalation (gouttelettes émises lors de la toux par une personne atteinte de grippe, aérosols produits par l’utilisation de jets d’eau à haute pression sur des surfaces contaminées ….)

• Contact avec la peau ou les muqueuses ( manipulation d’objets contaminés, actes sexuels contaminants, mains contaminées portées au visage ou aux yeux …..)

• Inoculation (Morsure, piqûres par insecte ou avec objet contaminé….)

• Ingestion (aliments contaminés, mains contaminées portées à la bouche ….)

• Transmission materno-foetale 53

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B/ Portes d’entrée

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• Voies respiratoires (inhalation)

• Muqueuses et peau (contact)

• Voie sanguine (piqûres, blessures)

• Voie digestive (ingestion)

• Voie placentaire (transmission materno-fœtale)

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Transmission des bactéries Transmission des bactéries pathogènes et voies de pénétrationpathogènes et voies de pénétration

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Page 58: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

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Interactions hôte-microorganismeInteractions hôte-microorganisme

Hôte: forme, mécanismes de défense…

Bactérie, virus : capacité à se multiplier,virulence

Facteurs environnementaux: nutrition, stress, médicaments

Relation Hôte-Micro-organisme de longue durée : évolution vers la symbiose ou le parasitisme ?

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4- Les déterminants du pouvoir pathogène

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Etude expérimentale du pouvoir pathogène Etude expérimentale du pouvoir pathogène 1- Découverte du pouvoir pathogène de 1- Découverte du pouvoir pathogène de Corynebacterium diphteriaeCorynebacterium diphteriae

Injection de Corynebacterium diphteriae à une souris :

- Mort de l’animal de diphtérie- Autopsie réalisée :

- Pas de bactéries disséminées mais uniquement localisées au point d’injection

- Beaucoup d’organes nécrosés

Effet pathogène loin de l’endroit où se trouvent les bactéries

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Page 61: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Etude expérimentale du pouvoir pathogène Etude expérimentale du pouvoir pathogène 1- Etude de 1- Etude de Corynebacterium diphteriae Corynebacterium diphteriae (suite)(suite)

Injection d’urine filtrée d’ enfant atteint de diphtérie

- Mort de l’animal de diphtérie

Pas de bactéries dans le filtrat injecté

La mort n’est pas due à des microorganismes.

Présence d’un produit toxique secrété par le microorganisme et présent dans l’urine : la toxine diphtérique

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Page 62: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Etude expérimentale du pouvoir pathogène Etude expérimentale du pouvoir pathogène 1- Etude de 1- Etude de Corynebacterium diphteriae Corynebacterium diphteriae (suite)(suite)

Bien des années plus tard :- purification de la toxine montre qu’il s’agit d’une protéine provoquant l’inhibition de la synthèse protéique,

- conduisant à l’apparition des fausses membranes

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Page 63: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Etude expérimentale du pouvoir pathogène Etude expérimentale du pouvoir pathogène 1- Etude de 1- Etude de Streptococcus pneumoniae Streptococcus pneumoniae

Injection d’un bouillon de culture filtré

absence de mort de l’animal de pneumonie

Pas de bactéries dans le filtrat injecté

Pas de toxine pathogène secrétée par cette bactérie

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Page 64: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Etude expérimentale du pouvoir pathogène Etude expérimentale du pouvoir pathogène 2- Etude du pouvoir pathogène de 2- Etude du pouvoir pathogène de Streptococcus Streptococcus pneumoniaepneumoniaeInjection deStreptococcus

pneumoniae capsulées à une souris :

- Mort de l’animal par pneumonie- Autopsie réalisée :

- Présence de bactéries disséminées partout

Injection de Streptococcus pneumoniae acapsulés absence de mort

Effet pathogène des bactéries avec invasion de tout l’organisme

La capsule est responsable de l’expression du pouvoir invasif

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Page 65: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Deux grands moyens de nuire à l’hôte pour un microorganisme :

- la production de toxines (= toxinogénèse)

- la capacité à se répandre dans les tissus adjacents ou les autres tissus après multiplication active aux dépens des structures de l’hôte (= pouvoir invasif).

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Page 66: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

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Page 67: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Induction d’une maladie infectieuse par l’agent pathogène si :transport vers l’hôteadhésion et colonisation ou envahissement de l’hôte,multiplication ou poursuite du cycle reproductif sur dans l’hôte,

possession d’une capacité à sécréter des toxines

aptitude à échapper aux mécanismes de défense de l’hôte,

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Page 68: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Pouvoir pathogène =

(pouvoir invasif + pouvoir toxique) / résistance de l’organisme

Attention : pas de valeur mathématique bien sûr

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Page 69: Pathogénèse microbienne Introduction 1. Pathogénèse microbienne Extrait du programme ◦ 8.2. Pouvoir pathogène des bactéries. Facteurs du pouvoir pathogène

Les diverses possibilités Les diverses possibilités Bactéries à fort pouvoir invasif et faible

pouvoir toxique (Brucella, Mycobacterium tuberculosis, Salmonella, certaines souches de Staphylococcus aureus)

Bactéries à faible ou sans pouvoir invasif et fort pouvoir toxique (Clostridium tetani, Corynebacterium diphteriae, Clostridium botulinum,)

Bactéries à fort pouvoir invasif et fort pouvoir toxique (Salmonella typhi)

Bactéries à faible pouvoir invasif et faible pouvoir toxique (Pseudomonas, certaines souches de Staphylococcus) 69