Pseudomonas aeruginosa, autrement connue sous le nom de bacille pyocyanique, est une bactérie gram-négative du genre Pseudomonas. Les bacilles sont fins, droits et très mobiles grâce à un flagelle polaire : ciliature monotriche, dépourvus de spores et de capsules. Ils apparaissent la plupart du temps isolés ou en diplobacilles.

Elle est pathogène et fréquemment rencontrée dans les infections nosocomiales.

Les formes de pathologie qu'elle engendre sont diverses : infection de l'oeil, des plaies ou des brûlures, des urines, des poumons...

Sommaire

1 Étymologie
2 Identification
3 Son milieu de développement: le biofilm
4 P. aeruginosa et acide salicylique
5 Références

[modifier] Étymologie

Le mot est composé du grec pseudo, 'simili' ou 'imitation', et monas, 'unité'. On l'a employé dans les débuts de la microbiologie pour désigner les "germes". Aeruginosa, qui veut dire vert-de-gris en latin (le résultat de la corrosion du cuivre), réfère à un pigment que cette bactérie contient.

[modifier] Identification

Comme d'autres Pseudomonas, P. aeruginosa sécrète un certain nombre de pigments: entre autres la pyocyanine (bleu-vert), la fluorescéine (jaune-vert fluorescent ) et la pyorubine (brun-rouge). In vivo elle sécrète aussi un biofilm, principal agent de sa résistance. C'est une bactérie lactose négative, c'est-à-dire dépourvue d'enzymes dégradant le lactose, pourvue d'une odeur de raisin in vitro. Une reconnaissance préliminaire en laboratoire identifie ses colonies sur les géloses de type MacConkey (géloses contenant entre autres du lactose) à leur apparence de perles beiges, alors que les colonies de bactéries lactose positives sont roses. Pour une identification assurée on recherche la présence des enzymes de type oxydase (élastase et protéase parmi d'autres) que cette bactérie sécrète. La production des deux pigments pyocyanine et fluorescéine, et la température de croissance optimale de 42°C confirme l'identification.

P. aeruginosa utilise des flagelles pour la mobilité, des systèmes introduisant des protéines effecteurs dans les cellules hôtes, et un lipopolysaccharide qui supprime les réponses immunitaires des hôtes en plus d'intervenir directement dans l'établissement d'infections persistantes<ref name="Cryz84">[1], Cryz, S. J., Jr., T. L. Pitt, E. Furer, and R. Germanier, 1984, Role of lipopolysaccharide in virulence of Pseudomonas aeruginosa. Infect. Immun. 44:508-513</ref>. Parmi les sécrétions de P. aeruginosa on trouve donc des protéines (élastase et protéase) qui détruisent l'intégrité des tissus de l'hôte en dégradant leurs protéines telles que l'élastine, la collagène et les [transférines]<ref name= "Aumercier90">Aumercier, M., D. M. Murray, and J. L. Rosner, 1990, Potentiation of susceptibility to aminoglycosides by salicylates in Escherichia coli. Antimicrob. Agents Chemother, 23:835-845</ref>,<ref name="Kawaharajo75">Kawaharajo, K., J. Y. Homma, Y. Aoyama, K. Okada, K. Morihara, 1975, Effects of protease and elastase from Pseudomonas aeruginosa on skin. Jpn. J. Exp. Med. 45:79-88</ref>. On trouve aussi des toxines de poids moléculaire faible comme la pyocyanine, affectant différents types de sites dans la cellule hôte<ref name="Lau04">Lau, G. W., H. Ran, F. Kong, D. J. Hassett, and D. Mavrodi, 2004, Pseudomonas aeruginosa pyocyanin is critical for lung infection in mice. Infect. Immun. 72:4275-4278</ref>,<ref name="Ran03">Ran, H., D. J. Hassett, and G. W. Lau, 2003, Human targets of Pseudomonas aeruginosa pyocyanin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:14315-14320</ref>.

P. aeruginosa cause également de la corrosion microbienne dans le diesel et le carburant d'aviation (microorganismes utilisant l'hydrocarbone). Il crée des masses gélatineuses sombres parfois appelées à tort "algues".

P. aeruginosa est une bactérie très robuste, naturellement très résistante aux antibiotiques et s'adaptant rapidement aux attaques médicamenteuses. Ainsi, sans sélection ni renforcement par des antibiothérapies antérieures, il ne sera souvent sensible à quelques antibiotiques: ticarcilline avec acide clavulanique, gentamicine, ciprofloxacine, ceftazidime, et pipéracilline seule ou avec ajout de tazobactam. Si l'infection survient chez un patient qui a récemment reçu plusieurs antibiotiques, la bactérie sera vraisemblablement encore plus résistante et d'autant plus dangereuse. La résistance de P. aeruginosa aux antibiotiques a été partiellement attribuée à des pompes de flux dans son biofilm, expulsant activement les composants antimicrobiens<ref name="Aeschlimann03">Aeschlimann, J. R. 2003, The role of multidrug efflux pumps in the antibiotic resistance of Pseudomonas aeruginosa and other Gram-negative bacteria: insights from the Society of Infectious Diseases Pharmacists. Pharmacotherapy 23:916-924</ref>,<ref name="Kievit01">De Kievit, T. R., M. D. Parkins, R. J. Gillis, R. Srikumar, H. Ceri, K. Poole, B. H. Iglewski, and D. G. Storey, 2001, Multidrug efflux pumps: expression patterns and contribution to antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa biofilms. Antimicrob. Agents Chemother. 45:1761-1770</ref>,<ref name="Poole01">Poole, K. 2001, Multidrug efflux pumps and antimicrobial resistance in Pseudomonas aeruginosa and related organisms. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 3:255-264</ref>.

Chez les plantes, P. aeruginosa induit des symptômes de pourriture molle (soft rot) chez Arabidopsis thaliana [thale cress] et la laitue (Letuca sativa) <ref name="Rahme95">Rahme, L., E. Stevens, S. Wolfort, J. Shao, R. Tompkins, and F. M. Ausubel. 1995. Common virulence factors for bacterial pathogenicity in plants and animals. Science 268:1899-1902</ref>,<ref name="Rahme97">Rahme, L. G., M-W. Tan, L. Le, S. M. Wong, R. G. Tompkins, S. B. Calderwood, and F. M. Ausubel, 1997, Use of model plant hosts to identify Pseudomonas aeruginosa virulence factors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:13245-13250</ref>. C'est un agent pathogène puissant chez Arabidopsis<ref name="Walker04">Walker, T. S., H. P. Bais, E. Déziel, H. P. Schweizer, L. G. Rahme, R. Fall, and J. M. Vivanco. 2004. Pseudomonas aeruginosa-plant root interactions. Pathogenicity, biofilm formation, and root exudation. Plant Physiol. 134:320-331</ref> et chez certains animaux: Caenorhabditis elegans<ref name="Mahajan99">Mahajan-Miklos, S., M. W. Tan, L. G. Rahme, and F. M. Ausubel. 1999. Molecular mechanisms of bacterial virulence elucidated using a Pseudomonas aeruginosa-Caenorhabdititis elegans pathogenesis model. Cell 96:47-56</ref>,<ref name="Martinez04">Martinez, C., E. Pons, G. Prats, and J. Leon. 2004. Salicylic acid regulates flowering time and links defense responses and reproductive development. Plant J. 37:209-217</ref>, Drosophila<ref name="Argenio01">D'Argenio, D. A., L. A. Gallagher, C. A. Berg, and C. Manoil. 2001. Drosophila as a model host for Pseudomonas aeruginosa infection. J. Bacteriol. 183:1466-1471</ref> et Galleria mellonella<ref name="Miyata03">Miyata, S., M. Casey, D. W. Frank, F. M. Ausubel, and E. Drenkard.,2003, Use of the Galleria mellonella caterpillar as a model host to study the role of the type III secretion system in Pseudomonas aeruginosa pathogenesis. Infect. Immun. 71:2404-2413</ref>. Les associations de facteurs de virulence sont les mêmes pour les infections végétales et animales<ref name="Rahme00">Rahme, L. G., F. M. Ausubel, H. Cao, E. Drenkard, B. C. Goumnerov, G. W. Lau, S. Mahajan-Miklos, J. Plotnikova, M. W. Tan, J. Tsongalis, C. L. Walendziewicz, and R. G. Tompkins, 2000, Plants and animals share functionally common bacterial virulence factors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:8815-8821</ref>, <ref name="Rahme95">Rahme, L., E. Stevens, S. Wolfort, J. Shao, R. Tompkins, and F. M. Ausubel. 1995. Common virulence factors for bacterial pathogenicity in plants and animals. Science 268:1899-1902</ref>.

[modifier] Son milieu de développement: le biofilm

P. aeruginosa, comme certaines autres bactéries gram-négatives, sécrète des agrégats structurés, parfois appelés biofilms<ref name="Toole99">O'Toole, G. A., L. A. Pratt, P. I. Watnick, D. K. Newman, V. B. Weaver, and R. Kolter, 1999, Genetic approaches to study of biofilms. Methods Enzymol. 310:91-109</ref>, ou matrice composée de polysaccharides complexes dans laquelle s'insèrent les bactéries. Ces biofilms forment une barrière physique contre l'entrée d'agents antimicrobiens<ref name="Costerton01">Costerton, J. W., 2001, Cystic fibrosis pathogenesis and the role of biofilms in persistent infection. Trends Microbiol. 9:50-52</ref>,<ref name="Toole99"/>, et sont partiellement responsables des infections des poumons persistantes par P. aeruginosa chez les patients immunocompromis atteints de cystic fibrosis<ref name="Costerton01"/>,<ref name="Hall04">Hall-Stoodley, L., J. W. Costerton, and P. Stoodley, 2004, Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nat. Rev. Microbiol. 2:95-108</ref>,<ref name="Singh02">Singh, P. K., M. R. Parsek, E. P. Greenberg, and M. J. Welsh, 2002, A component of innate immunity prevents bacterial biofilm development.' 'Nature 417:552-555</ref>,<ref name="Singh00">Singh, P. K., A. L. Schaefer, M. R. Parsek, T. O. Moninger, M. J. Welsh, and E. P. Greenberg. 2000. Quorum-sensing signals indicate that cystic fibrosis lungs are infected with bacterial biofilms. Nature 407:762-764</ref>. La formation du et par le biofilm est contrôlée par des signaux de cellule-à-cellule, et des mécanismes de quorum sensing<ref name="Davies98">Davies, D. G., M. R. Parsek, J. P. Pearson, B. H. Iglewski, J. W. Costerton, and E. P. Greenberg, 1998, The involvement of cell-to-cell signals in the development of a bacterial biofilm. Science 280:295-298</ref>,<ref name="Hall04"/>,<ref name="Mah03">Mah, T.-F., B. Pitts, B. Pellock, G. C. Walker, P. S. Stewart, and G. A. O'Toole, 2003, A genetic basis for Pseudomonas aeruginosa biofilm antibiotic resistance. Nature 426:306-310</ref>,<ref name="Parsek03">Parsek, M. R., and P. K. Singh, 2003, Bacterial biofilms: an emerging link to disease pathogenesis. Annu. Rev. Microbiol. 57:677-701</ref>,<ref name="Smith03">Smith, R. S., and B. H. Iglewski, 2003, P. aeruginosa quorum sensing systems and virulence. Curr. Opin. Microbiol. 6:56-60</ref> basés sur la notion de perception du quota ("quorum sensing") et de masse critique: la nature et donc la fonction des molécules signalant les échanges de cellule-à-cellule changent à partir d'une concentration donnée des bactéries. Les bactéries entourées de biofilm sont moins actives métaboliquement donc moins réceptives aux agents antimicrobiens<ref name="Drenkard03">Drenkard, E. 2003, Antimicrobial resistance of Pseudomonas aeruginosa biofilms. Microb. Infect. 5:1213-1219</ref> et aux disruptions environnementales<ref name="Toole99">. Le biofilm joue un rôle actif dans le processus de communication entre cellules bactériennes.

La lactoférine, présente dans la muqueuse, diminue la formation de biofilm chez P. aeruginosa, ce qui peut protéger contre les infections persistentes<ref name="Singh02"/>. Des recherches sont faites pour des traitements par la destructuration des biofilms, l'inhibition des facteurs de virulence connus par la dégradation des enzymes messagers, et la régulation de gènes guidant les signaux intercellulaires et les mécanismes de quorum sensing<ref name="Hentzer03a">Hentzer, M., and M. Givskov, 2003, Pharmacological inhibition of quorum sensing for the treatment of chronic bacterial infections. J. Clin. Investig 112:1300-1307</ref>,<ref name="Hentzer03b">Hentzer, M., L. Eberl, J. Nielsen, and M. Givskov. 2003. Quorum sensing: a novel target for the treatment of biofilm infections. BioDrugs 17:241-250</ref>,<ref name="Hentzer04">Hentzer, M., M. Givskov, and L. Eberl. 2004. Quorum sensing in biofilms: gossip in slime city. Microb. Biofilms 1:118-140</ref>,<ref name="Hentzer03c">Hentzer, M., H. Wu, J. B. Andersen, K. Riedel, T. B. Rasmussen, N. Bagge, N. Kumar, M. A. Schembri, Z. Song, P. Kristoffersen, M. Manefield, J. W. Costerton, S. Molin, L. Eberl, P. Steinberg, S. Kjelleberg, N. Hoiby, and M. Givskov, 2003, Attenuation of Pseudomonas aeruginosa virulence by quorum sensing inhibitors. EMBO J. 22:3803-3815</ref>,<ref name="Wu04">Wu, H., Z. Song, M. Hentzer, J. B. Andersen, S. Molin, M. Givskov, and N. Hoiby. 2004. Synthetic furanones inhibit quorum-sensing and enhance bacterial clearance in Pseudomonas aeruginosa lung infection in mice. J. Antimicrob. Chemother. 53:1054-1061</ref>.

[modifier] P. aeruginosa et acide salicylique

L'acide salicylique est un métabolite phénolique produit par les plantes. Il joue un rôle notamment dans l'induction de réponse de défense des plantes contre des attaques pathogènes. Travaillant avec les plantes Arabidopsis thaliana et Caenorhabiditis elegans, Cryz et al. (1984)<ref name="Cryz84"/> ont montré que des Arabidopsis t. génétiquement modifiées (lox2 and cpr5-2) pour produire plus d'acide salicylique, réduisent la formation et l'attachement du biofilm fait par P. aeruginosa PA14 sur leurs racines. Le même effet a été démontré avec des Arabidopsis sauvages amendées avec de l'acide salicylique (ce qui augmente la concentration interne de cet acide dans la plante).

L'acide salicylique affecte trois facteurs de virulence connus de PA14: la pyocyanine, la protéase, et l'élastase. P. aeruginosa produit plus de pyocyanine lorsque l'hôte est manipulé génétiquement (lignée transgénique NahG) pour accumuler moins d'acide salicylique que la plante naturelle. L'acide salycilique inhibe donc la synthèse et la sécrétion de la pyocyanin "in vivo.

Des cellules de P. aeruginosa développées dans une culture de [peptone-tryptic soja] montrent une réduction par 50% de l'activité de l'élastase et de la protéase si on y ajoute de l'acide salicylique ou des dérivés: acide acétyl-salicylique, salicylamide, acide méthyl salicylique; ou encore de l'acide benzoïque, un précurseur métabolique de l'acide salicylique.

De l'acide salicylique ajouté à des pelouses infectées par P. aeruginosa a diminué de façon significative la capacité de ce dernier à tuer les vers, sans diminuer l'accumulation des bactéries dans l'intestin des nématodes. L'acide salicylique agirait donc directement sur P. aeruginosa, diminuant les facteurs de virulence de la bactérie.

Analysé par [microarray], on voit que l'acide salicylique affecte l'expression physiologique de 331 gènes chez P. aeruginosa, réprimant sélectivement la transcription d'exoprotéines et autres facteurs de virulence, diminuant ainsi sa virulence sans pour autant en affecter les gènes d'entretien. Ceci s'ajoute à son rôle connu comme molécule signal pour l'activation du système défensif de la plante.