Staphylococcus

Les staphylocoques sont des coques gram positifs arrondis, en amas réguliers ou par deux, de 0,7 à 1 µm de diamètre (les S. blancs sont souvent un peu plus volumineux que les S. dorés), immobiles, dépourvus de spores, présentent une capsules. Ils apparaissent le plus souvent en amas dits en grappes de raisin. Les amas sont particulièrement nets dans des préparations faites à partir de cultures sur milieux solides. Dans des cultures liquides et produits pathologiques, les amas sont beaucoup plus petits (3 à 4 éléments — ou même formes isolées ou en paires = diplocoques).

Les staphylocoques poussent aisément sur les milieux usuels, donnant un trouble uniforme en milieux liquides et, sur gélose, des colonies rondes, lisses, blanches (S. blancs ou S. albus) ou dorées (S. dorés ou S. aureus), opaques, atteignant 2 à 3 mm de diamètre (ou un enduit confluent si l'ensemencement est massif). Ils sont catalase positifs et oxydase négatifs, aérobies - anaérobies facultatifs, fermentant le glucose sans gaz. Outre la couleur des colonies, qui n'est souvent pas assez tranchée, les staphylocoques potentiellement pathogènes se distinguent des commensaux par les caractères suivants :

• Coagulase : S. aureus + S. albus -
• Désoxyribonucléase : S. aureus + S. albus -
• Phosphatase : S. aureus + S. albus -
• Fermentation du mannitol : S. aureus + S. albus -
• Tolérance au NaCl (7,5 %) : S. aureus ++ S. albus -
• Noircissement du tellurite : S. aureus + S. albus -

Certaines de ces propriétés sont mises à profit dans les préparations de milieux sélectifs permettant l'isolement à partir de produits polycontaminés. Le milieu de Chapman, par exemple, inhibe le développement de nombreux contaminants par sa teneur en NaCl (7,5 %) et permet de reconnaître les colonies de staphylocoques dorés par la fermentation du mannitol. Le milieu de Baird et Parker contient notamment du tellurite (la réduction de ce sel par le S. doré donne aux colonies une coloration noire).

• Milieu non sélectif :
  • gélose nutritive (ou gélose ordinaire) ;
  • gélose Trypticase soja ;
  • gélose BCP (Bromocrésolpourpre + lactose).
• Milieu sélectif :
  • gélose Chapman (milieu hypersalin à 75 g/l de NaCl, mannitol comme substrat pour caractère différentiel) ;
  • gélose Baird Parker (Identification facultative de staphylococcus aureus).

Les cultures se développent dès 24 heures et résistent au vieillissement et à la diminution de l'activité de l'eau (ou activity of water aw) pendant plusieurs mois.

• Aspect en bouillon : trouble homogène le long du tube.
• Aspect sur gélose ordinaire : en aérobiose, colonies assez grandes d'environ 1 mm de diamètre, rondes, régulières, bombées, lisses et brillantes : de type Smooth. Elles sont aussi crème ou pigmentées en jaune (suspicions de staphylococcus aureus si jaune-or).

Remarque : l'aspect des colonies peut varier et devenir de type Rough si les colonies sont trop anciennes : colonies mates, peu bombées, légèrement irrégulières et d'aspect sèches.

• Aspect sur gélose Baird Parker : en aérobiose, colonies noires de 1 mm environ, (avec une zone claire de 2 mm de diamètre et un précipité dans la zone claire pour les staphylococcus aureus)
• Milieu sélectif de Chapman : mélange contenant du NaCl, du mannitol et du rouge de phénol (pour staphylococus aureus)

L'activité métabolique des staphylocoques est relativement bien marquée. Ils possèdent de nombreuses enzymes capables de catalyser de nombreux substrats. Ces enzymes varient d'une espèce à une autre.

• Cependant, tous les staphylocoques ont les caractéristiques suivantes :
  • présence d'une catalase qui décompose l'eau oxygénée, contrairement aux streptocoques qui ne possèdent pas de catalase ;
  • absence d'une oxydase ;
  • fermentation du glucose sans production de gaz.

• Les caractéristiques étudiées sur les staphylocoques sont :
  • l'utilisation de nombreux oses et osides (voir glucides) dont le lactose et le glucose ;
  • l'utilisation des nitrates (présence de nitrate-réductase) ;
  • les acides de fermentation (test VP et Test du rouge de méthyle) ;
  • et la présence de nombreuses enzymes : phosphatase alcaline (PAL), arginine dihydrolase (ADH), uréase… ;
  • recherche de la staphylocoagulase ou coagulase libre (mise en culture dans du plasma de lapin) ;
  • recherche de la coagulase liée (soit par un test d'agglutination sur lame direct, c'est la reconnaissance entre un récepteur spécifique à une molécule, le fibrinogène) ;
  • recherche de la thermonucléase (le bouillon est chauffé au bain-marie à 70 °C pendant 5 minutes puis on ensemence à l'aide d'une strie unique un milieu à base d'ADN et de bleu de toluidine).

C'est généralement la principale (souvent la seule) substance recherchée pour établir la nature « aureus » d'un staphylocoque. Il existe, en réalité, deux coagulases généralement associées : la coagulase liée ou clumping factor qui provoque la formation de grumeaux lorsqu'on émulsionne une culture de staphylocoques dans une goutte de plasma sanguin sur lame et la coagulase sécrétée qui provoque l'apparition d'un caillot lorsqu'on cultive le staphylocoque dans un milieu additionné de plasma (dilué à 1/4).

Ces coagulases semblent bien jouer un rôle dans la pathogénie des infections in vivo : elles permettent en effet au staphylocoque qui ne possède normalement pas de capsule, de s'en procurer une en coagulant autour de lui le plasma ou les humeurs intercellulaires.

La plus importante est l'hémolysine alpha qui lyse, in vitro, les hématies de lapin. Elle est caractéristique des S. dorés d'origine humaine.

In vivo, elle détruit les membranes cellulaires, provoquant des nécroses (nécrotoxine) et peut même être létale (danger des solutions injectables contaminées par des staphylocoques !).

Les hémolysines bêta (agissant sur les hématies de mouton) et gamma (agissant sur les hématies humaines) sont inconstantes et se trouvent parfois aussi chez le S. albus.

La leucocidine de Panton-Valentine lyse les neutrophiles, les monocytes et les macrophages.

Sécrétée par certaines souches, l'entérotoxine joue un rôle dans 2 maladies intestinales d'origine staphylococcique. D'abord une intoxication alimentaire due à l'accumulation de cette entérotoxine par le développement d'une souche productrice dans un aliment fait à l'avance, ayant séjourné un certain temps à une température supérieure à 10 °C. Les aliments le plus souvent en cause sont les desserts à base de laitages et crèmes pâtissières ainsi que diverses sauces : mayonnaise, etc. (Le staphylocoque tolère aussi bien d'assez fortes concentrations de sucre que de NaCl).

Cette entérotoxine est thermostable, elle peut donc rester active dans un aliment réchauffé dont les staphylocoques ont été tués. Elle provoque après une incubation brève : 3 à 6 heures, un état nauséeux, avec vomissements éventuels et diarrhées violentes. Ces troubles, souvent intenses et angoissants, disparaissent sans trace après quelques heures. C'est la plus fréquente et la plus bénigne des intoxications alimentaires d'origine bactérienne.

En revanche, l'entérite fulminante à staphylocoques présente une extrême gravité et une grosse mortalité. Il s'agit cette fois du développement des staphylocoques producteurs d'entérotoxine dans l'intestin même. Normalement, les staphylocoques de passage dans l'intestin ne peuvent s'y implanter ni s'y multiplier, étant inhibés par la flore commensale normale. Mais si celle-ci est éliminée par des antibiotiques auxquels le staphylocoque résiste, cette implantation devient possible : c'est donc une complication de l'antibiothérapie, survenant principalement en milieu hospitalier, surtout chez des opérés du système digestif dont on a tenté de stériliser le contenu intestinal en vue de l'opération. Il importe dans ces cas d'obtenir un diagnostic rapide et de trouver un produit auquel la souche est encore sensible (par ex. staphylomycine, oxacilline).

La mise en évidence de cette entérotoxine est malaisée. Les anticorps pour mise en évidence immunologique ne sont guère disponibles (il y a d'ailleurs plusieurs types antigéniques). En dehors de l'Homme, seuls certains singes et le petit chat de 2 à 8 semaines sont sensibles.

La paroi des staphylocoques contient 2 antigènes principaux :

1. Une protéine A vis-à-vis de laquelle tout le monde a des anticorps ;
2. L'acide téichoïque, à base de polyribitol chez S. aureus et de polyglycérol chez S. albus. Cet acide teichoique est très résistant au lysozyme et aux enzymes des globules blancs.

Il existe de nombreuses variétés antigéniques mais le typage des staphylocoques par l'étude de ces variétés (sérotypie) n'est guère entré dans la pratique.

En revanche, la lysotypie peut rendre de grands services en épidémiologie. Cette méthode permet aussi de déterminer si plusieurs cas dans un service sont dus à une même souche et de rechercher quels membres du personnel soignant sont porteurs de cette souche.

Cet examen donne une première orientation et permet de déterminer si la flore est abondante ou non, pure ou mixte.

La culture permet de déterminer si c'est un S. aureus ou albus (test de coagulase). L'antibiogramme est généralement nécessaire vu les sensibilités très variables. Addition de pénicillinase au milieu si le produit provient d'un malade en traitement.

La sérologie est peu utilisée. Outre les antigènes de paroi cités plus haut, les diverses toxines pourraient faire l'objet de réactions Ag.-Ac. Mais on ne constate guère de variations notables entre les taux d'Ac. des individus sains, malades ou convalescents. On recherche parfois le taux des antistaphylolysines en fonction du diagnostic d'ostéomyélite.

• Mesures d'hygiène générale.
• Nettoyage et désinfection des plaies.
• Débarrasser les malades et leur entourage des germes portés dans le nez (pommades à base de néomycine, bacitracine, chlorhexidine, etc.)
• En rapport avec l'entérotoxine : attention particulière aux infections superficielles chez les cuisiniers ; réfrigération des aliments faits à l'avance.

• Renforcement des mêmes mesures (asepsie, lutte contre les poussières, lampes à UV dans certains locaux, ventilation, etc.)
• S'il y a des cas d'infection dans un service, on procèdera à la détection des porteurs de souches dangereuses (lysotypes 80 - 81 du groupe III), polyrésistantes et leur élimination jusqu'à ce qu'ils en soient débarrassés.
• Ensemencement éventuel avec une souche peu virulente qui, par interférence, entraverait la colonisation par les souches dangereuses.
• Politique d'emploi des antibiotiques tenant compte que, dès qu'un antibiotique est largement utilisé dans une communauté, des souches résistantes apparaissent. On devrait donc n'employer que deux ou trois produits dans tout l'hôpital et en changer tous les quatre à six mois. De toute façon, il faut maintenir en réserve deux ou trois produits sûrs à n'employer que dans les cas graves et urgents.
• Isolement des malades contagieux et de ceux dont la sensibilité est accrue (immunosuppression, diabète, brûlés graves).
• Surveillance de ces mesures et de la fréquence des contaminations par un « épidémiologiste d'hôpital ».

Le rôle des anticorps est discuté : si d'une part, on ne constate guère de concordance entre leur taux et la résistance aux infections staphylococciques, celles-ci sont, d'autre part, beaucoup plus fréquentes chez les patients atteints de hypo-gammaglobulinémie. Il est vraisemblable que la résistance résulte de l'interaction de mécanismes sériques et cellulaires.

L'efficacité de la vaccinothérapie est également discutée : mais on constate souvent l'interruption d'une succession de furoncles par l'application de cette vaccination (de préférence avec un autovaccin, vu la multiplicité des souches.

• Pénicillines :
  • Pénicilline G : environ 50 % des souches « sauvages » sont encore sensibles mais les souches d'hôpitaux sont régulièrement résistantes.
  • Pénicillines résistantes à la pénicillinase (méthicilline, oxacilline, etc.) et céphalosporines: les souches « sauvages » sont généralement sensibles, les souches d'hôpitaux présentent des fréquences de résistance variables en fonction de la fréquence de leur emploi.

• Macrolides, tétracyclines : les souches « sauvages » sont généralement sensibles mais les souches d'hôpitaux sont généralement résistantes.

• Antibiotiques dits de réserve, généralement peu de résistance : staphylomycine, pristinamycine, néomycine, kanamycine, vancomycine, ristocétine, acide fusidique, teicoplanine, linézolide.
• Bactériophagiques : traitement à base de virus attaquant les bactéries et découvert par le Français Félix d'Hérelle. La phagothérapie est toujours employée et développée dans les pays de l'ancienne Union soviétique. Dans les pays occidentaux, des patients victimes d'infection par S. aureus multi-résistantes se regroupent pour faciliter l'accès aux traitements bactériophagiques étrangers[2] - [3] - [4] - [5]. Elle fait l'objet de recherches à l'Institut Pasteur[6] mais son utilisation demeure soumise à ATUn par l'ANSM[7].

L'étymologie du genre Staphylococcus est la suivante : Sta.phy.lo.coc.cus Gr. fem. n. staphylê, grappe de raisins; N.L. masc. n. coccus, coco; de Gr. masc. n. kokkos, grain, semence; N.L. masc. n. Staphylococcus, une sorte de grappe de grains[8].

Selon la LPSN[8], en décembre 2022, le genre Staphylococcus compte 63 espèces officiellement reconnues :

Certaines espèces autrefois comptées parmi les Staphylocoques ont été déplacées vers d'autres genres, notamment le genre Mammalicoccus créé en 2020 mais aussi dans les genres Peptoniphilus, Rhodococcus, Streptococcus et Veillonella

• Macrococcus caseolyticus (Schleifer et al. 1982) Kloos et al. 1998 : reclassement de S. caseolyticus
• Mammalicoccus fleurettii (Vernozy-Rozand et al. 2000) Madhaiyan et al. 2020 : reclassement de S. fleurettii
• Mammalicoccus lentus (Kloos et al. 1976) Madhaiyan et al. 2020 : reclassement de Staphylococcus lentus
• Mammalicoccus sciuri (Kloos et al. 1976) Madhaiyan et al. 2020 : reclassement de S. sciuri
• Mammalicoccus stepanovicii (Hauschild et al. 2012) Madhaiyan et al. 2020 : reclassement de S. stepanovicii
• Mammalicoccus vitulinus (Webster et al. 1994) Madhaiyan et al. 2020 : reclassement de S. vitulinus et de S. pulvereri.
• Peptoniphilus asaccharolyticus (Distaso 1912) Ezaki et al. 2001 : reclassement de l'espèce Staphylococcus asaccharolyticus publiée de manière non valide.
• Rhodococcus rhodochrous (Zopf 1891) Tsukamura 1974 : reclassement de l'espèce Staphylococcus rhodochrous publiée de manière non valide.
• Streptococcus pneumoniae (Klein 1884) Chester 1901 : reclassement de l'espèce Staphylococcus pneumoniae (Klein 1884) Cole et Pung 1977 publiée de manière non valide.
• Veillonella parvula (Veillon and Zuber 1898) Prévot 1933 : reclassement de l'espèce Staphylococcus parvulus

Des espèces ont été publiées de manière non valide et ne sont donc pas reconnues par l'ICSP.

• Staphylococcus albus Rosenbach 1884
• Staphylococcus faecalis Aguwa et Lawal 1988
• Staphylococcus leei Jin et al. 2004
• Staphylococcus pseudolugdunensis Tang et al. 2008
• Staphylococcus shinii Cho et al. 2022
• Staphylococcus staphylolyticus Iversen et Grov 1973
• Staphylococcus ursi Perreten et al. 2020
• Staphylococcus vitulus renommée en Staphylococcus vitulinus