Clostridium botulinum est un bacille gram-positif, endosporé, qui a l’apparence d’une raquette de tennis en raison de la présence de spores à l’extrémité sub-terminale.
Il produit une neurotoxine extrêmement létale appelée toxine botulique et provoque le botulisme, une maladie neuroparalytique rare et potentiellement mortelle. Le botulisme se manifeste par divers syndromes cliniques allant de l’intoxication alimentaire, de l’infection des plaies au botulisme infantile.
Le terme botulinum est dérivé du mot latin « botulus », qui signifie saucisse ; car les saucisses mal cuites étaient autrefois associées aux intoxications alimentaires. Le botulinum est également produit par d’autres clostridies telles que C. butyricum, C. baratti, et C. argentinense.
La dose létale de toxine botulique pour un humain est de 2μg ou moins, donc C. botulinum a le potentiel d’être utilisé comme une arme biologique. Le CDC l’a inscrit sur la liste des « agents de catégorie A », au même titre que Bacillus anthracis, Yersinia pestis, etc.
Pathogenèse
Transmission:
Il est ubiquitaire dans la nature, largement distribué comme saprophyte dans le sol, le fumier animal, les légumes et la boue marine. Les conserves artisanales, les condiments et les produits de la pêche sont les sources les plus courantes d’infection par C. botulinum. L’ingestion de miel contaminé est la principale cause de botulisme infantile.
Une température de cuisson insuffisante suivie d’un conditionnement en conditions anaérobies facilite la germination des spores et la synthèse des neurotoxines.
Mécanisme d’action de la toxine botulique (BoNT)
Clostridium botulinum est non invasif. Sa pathogénie est due à la production d’une puissante neurotoxine ‘toxine botulique’ (BoNT), probablement la substance la plus toxique connue pour être mortelle pour l’humanité. Elle produit une paralysie flasque. Il existe 7 types sérologiques de neurotoxine botulique étiquetés comme types A, B, C , D, E, F et G. Le botulisme humain est principalement causé par les types A, B, E et F (rarement).
C. La toxine botulique est classée comme agent potentiel de bioterrorisme mais le botox est utilisé pour lisser les rides du visage.
Après pénétration (soit par ingestion, inhalation ou production dans une plaie), la toxine botulique est transportée par le sang vers les terminaisons nerveuses cholinergiques périphériques. Les terminaisons nerveuses les plus courantes sont les jonctions neuromusculaires, les terminaisons nerveuses parasympathiques postganglionnaires et les ganglions périphériques. Il n’affecte pas le SNC.
En condition normale : Lors de la stimulation des nerfs périphériques et crâniens, l’acétylcholine est normalement libérée des vésicules situées du côté neural de la plaque terminale motrice. L’acétylcholine se lie alors à des récepteurs spécifiques sur le muscle, induisant une contraction.
(Image source : lumenlearning.com)
La toxine botulique agit en se liant aux vésicules synaptiques des nerfs cholinergiques, empêchant ainsi la libération d’acétylcholine (Ach) au niveau des terminaisons nerveuses périphériques, y compris les jonctions neuromusculaires. Il en résulte une absence de stimulus pour les fibres musculaires, une relaxation irréversible des muscles et une paralysie flasque.
Comme la toxine botulique produit une paralysie flasque, elle peut être utilisée de façon thérapeutique pour le traitement des états spasmodiques tels que le strabisme (mauvais alignement des yeux), le blépharospasme (clignement incontrôlable) et la myoclonie.
Manifestations cliniques
Les manifestations du botulisme sont dues à une diminution de l’acétylcholine dans les terminaisons nerveuses crâniennes et parasympathiques. Les symptômes courants sont les suivants :
- Diplopie (vision double) ou vision floue
- Dysphagie (difficulté à avaler)
- Dysarthrie (difficulté à parler) ou troubles de l’élocution
- Paralysie flasque symétrique descendante des muscles volontaires.
- Diminution des réflexes tendineux profonds
- Fatigue
- Détourdissements
- Nausea
- Constipation
- La paralysie des muscles respiratoires peut conduire au décès.
Il n’y a pas de déficits sensoriels ou cognitifs
Types de botulisme
Il existe trois grands types de botulisme humain en fonction de leur mode d’acquisition :
- Botulisme d’origine alimentaire : il résulte de la consommation d’aliments contaminés par la toxine botulique préformée comme les conserves maison.
- Botulisme des plaies : C’est une intoxication systémique résultant de la croissance de C. botulinum et de la production de toxine dans les plaies. Elle se présente comme le botulisme d’origine alimentaire à l’exception de l’absence de caractéristiques gastro-intestinales.
- Botulisme infantile : Le botulisme infantile est beaucoup plus bénin que la version adulte. Il résulte de l’ingestion d’aliments (généralement du miel) contaminés par des spores de C. botulinum par des enfants âgés de ≤1 an. Les spores germent dans l’intestin et les cellules végétatives sécrètent la toxine botulique. Les manifestations cliniques comprennent l’incapacité de sucer et d’avaler, une voix affaiblie, une ptose, un cou mou et une faiblesse extrême, d’où le nom de syndrome de l’enfant mou. C’est une maladie autolimitée ; le pronostic est excellent s’il est géré par des soins de soutien et une alimentation assistée.
Les spores ne germent pas normalement dans l’intestin des adultes, cependant elles peuvent germer dans l’intestin des nourrissons.
Diagnostic de laboratoire
Le diagnostic du botulisme comprend l’isolement et l’identification des bacilles par des procédures biochimiques culturelles conventionnelles et la démonstration de la présence de la neurotoxine botulique dans un échantillon de patient ou dans les aliments (pour l’enquête sur les épidémies) avec le test de neutralisation de la toxine
La démonstration de la toxine botulique (test de neutralisation de la souris) dans le sérum ou les fèces confirme le diagnostic clinique du botulisme.
Echantillon
Sérum, fèces, contenu gastrique, vomissures, écouvillon de plaie, exsudat ou tissus selon le type de botulisme.
(Source d’image- Lindström & Korkeala, 2006)
Microscopie directe
La coloration graphique des frottis réalisés à partir d’aliments ou de fèces suspects révèle des bacilles gram-positifs, non capsulés, avec des spores subterminales, ovales et bombées.
Culture
- Isolation- la culture se fait sur gélose au sang ou bouillon de viande cuite de Robertson (RCM).
- Dans le bouillon RCM : Une turbidité se produit avec des particules de viande devenant :
- Noires et production d’une odeur fétide-C. botulinum A, b, f (protéolytique)
- Pink- C. botulinum C, D, E (saccharolytique).
- En gélose au sang : les colonies sont grandes, irrégulières, semi-transparentes, hémolytiques et à bordure fimbriée.
La croissance sur les milieux de culture peut être confirmée par une coloration de Gram, des tests biochimiques ou des tests moléculaires. Le sérotypage se fait avec des antisérums spécifiques de type.
Caractéristiques d’identification du Clostridium botulinum
- Moteur par flagelles péritrichés.
- Expriment une activité lipasique sur une gélose au jaune d’œuf.
Test de neutralisation de la toxine (test biologique sur souris)
Le test biologique sur souris in vivo est le test « gold standard » pour détecter la toxine botulique active. Ce test implique l’injection intrapéritonéale d’un aliment suspecté d’être contaminé à une souris et l’observation pendant 4 à 6 jours de la maladie/mort.
Si cette activité létale peut être neutralisée (dans une autre série de souris) par l’injection d’anticorps contre l’un des sérotypes de la toxine botulique, cela confirme la présence de la neurotoxine botulique.
Diagnostic moléculaire
Les techniques moléculaires telles que la réaction en chaîne par polymérase (PCR) ciblée sur les gènes de la neurotoxine sont idéales pour la détection et l’identification de C. botulinum. Un typage plus poussé (par exemple, typage des toxines ou typage des gènes) peut être effectué à l’aide de l’électrophorèse en champ pulsé (PFGE) et du polymorphisme de longueur de fragment amplifié (AFLP).
Références et lectures complémentaires
- Tille, P. (2017). Microbiologie diagnostique de Bailey & Scott (14 édition). Mosby.
- Procop, G. W., & Koneman, E. W. (2016). Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (septième édition internationale). Lippincott Williams et Wilkins.
- Rasooly, R., & Do, P. M. (2008). Développement d’un essai d’activité in vitro comme alternative à l’essai biologique sur souris pour la neurotoxine botulique de type A de Clostridium. Applied and Environmental Microbiology, 74(14), 4309-4313.
- Lindström, M., & Korkeala, H. (2006). Diagnostic de laboratoire du botulisme. Revues de microbiologie clinique, 19(2), 298-314.
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