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Toxine

Une toxine est une substance chimique, produite par un être vivant, toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Elle provoque des troubles chez un autre être vivant pouvant aller jusqu'à sa mort. Les toxines sont des substances toxiques aux côtés des substances chimiques non produites par des êtres vivants.

Le terme biotoxine est parfois employé pour préciser que la substance toxique est produite par les activités métaboliques de certains êtres vivants.

Les toxines sont produites par :

  • des bactĂ©ries (bactĂ©riotoxines),
  • des "protozoaires" (pas de dĂ©nomination)
  • des champignons (mycotoxines)
  • des plantes (phytotoxines)
  • des algues (phycotoxines) (le vocable algue n'est pas dĂ©fini de façon univoque et claire) et surtout des dinoflagellĂ©s (dinotoxines)
  • des animaux (parfois nommĂ©es zootoxines ou toxines animales).

Les virus peuvent élaborer des substances toxiques mais elles ne sont généralement pas considérées comme des toxines.

Nature des toxines

La variété des toxines est très grande : il est très difficile de les définir tant leurs modes d'actions, leur nature chimique… sont variés. Certaines sont mortelles, d'autres provoquent des troubles limités… Certaines sont la seule cause de la pathologie (intoxinations), la plupart impliquent une multiplication du microorganisme.

Elles sont, le plus souvent, sécrétées et qualifiées d'exotoxines les opposant à des endotoxines, substances appartenant à la structure même de l'être vivant et libérées par la lyse microbienne, limitées aux lipopolysaccharides de bacilles Gram négatif. Cette distinction n'est plus aujourd'hui considérée comme pertinente.

Beaucoup d'entre elles sont des protéines tant chez les bactéries que chez les animaux, avec ou non une activité enzymatique.

Elles sont souvent des antigènes capables de déclencher la production d'anticorps. Ces anticorps sont parfois nommés antitoxines. Pour les petites molécules non antigéniques, elles sont souvent des haptènes, c'est-à-dire capables de provoquer la formation d’anticorps spécifiques quand elles sont liées à des macromolécules.

Distinguer les toxines peut aussi se fonder sur le mode d'administration :

  • par morsure ou piqure
  • par aĂ©rosols
  • par ingestion
  • …

Le rôle des toxines n'est pas toujours facile à déterminer. Il est assez évident pour des prédateurs utilisant le venin pour immobiliser ou tuer l'animal chassé. Pour une bactérie comme celle de la diphtérie, pas simple de trouver un intérêt de la toxine pour la bactérie ! On peut résumer, au moins pour les toxines animales, (d'après wikipedia en anglais) en :

  • RĂ´le dans la prĂ©dation, comme dans l'araignĂ©e, le serpent, le scorpion, la mĂ©duse et la guĂŞpe
  • RĂ´le de dĂ©fense comme chez l'abeille, la fourmi, la termite, la guĂŞpe et la grenouille empoisonnĂ©e

Vocabulaire spécifique

Dans leur mode d'action, deux types peuvent être distingués :

  • La toxine agit seule sans intervention de l'ĂŞtre vivant qui l'Ă©met : on parle d'intoxination. C'est le cas de l'ingestion de l'"entĂ©rotoxine staphylococcique", de la toxine botulinique, de certaines phycotoxines produites par les algues unicellulaires (Dinophyta par exemple) retrouvĂ©es dans les fruits de mer.
  • La toxine est produite lors de l'infection produite par le microorganisme producteur : le terme de toxiinfection est alors souvent utilisĂ©. Il est parfois rĂ©servĂ© aux toxiinfections alimentaires (TIA) parfois collectives (TIAC). Notons que dans la plupart des infections interviennent des toxines…

Le mode d'action de nombreuses toxines est spécifique :

Le pouvoir toxique d'une toxine peut être neutralisé sans perte du pouvoir antigénique. La toxine détoxifiée devient une "anatoxine" pouvant servir de vaccin.

Les toxines chez les végétaux

À compléter.

La mort de Socrate fait de la cigüe un prototype de poison végétal.

Autre molécule toxique pour l'homme : la ricine.

Toxines des "protozoaires" (notamment microalgues ou dinoflagellés)

Ces toxines sont essentiellement celles de Dinoflagellés, eucaryotes du règne des Chromista. Elles sont nommées dinotoxines.

Ce sont de petites molécules qui peuvent être des neurotoxines paralysantes ou amnésiantes, des toxines diarrhéinogènes (consommation de coquillages le plus souvent). Voir l'article Dinophyta.

Toxines animales

Les venins de serpents sont l'exemple le plus important de toxines animales mais d'autres animaux peuvent produire des toxines dangereuses (hyménoptères comme l'abeille, batraciens par exemple…).

Neurotoxines

  • L'araignĂ©e veuve noire.
  • La plupart des scorpions
  • La boĂ®te mĂ©duse
  • Serpents Ă©lapides
  • L'escargot conique
  • La pieuvre Ă  anneaux bleus
  • Poisson venimeux
  • Grenouilles
  • Palythoa corail

Myotoxines

Les myotoxines sont de petits peptides basiques trouvés dans les venins de serpent et de lézard. Ils causent des dommages aux tissus musculaires par un mécanisme basé sur des récepteurs non enzymatiques. Les organismes qui possèdent des myotoxines comprennent :

Cytotoxines

  • Apitoxine, des abeilles mellifères
  • Cardiotoxine III, du cobra chinois
  • HĂ©motoxine, de vipères

Toxines fongiques (mycéliennes)

Les champignons microscopiques produisent assez rarement des toxines.

Quelques champignons formant des fructifications bien visibles dans les forêts sont très toxiques quand ils sont consommés. Le prototype est l'amanite phalloïde.

Les champignons microscopiques produisent assez rarement des toxines. Notons toutefois des toxines produites par des moisissures (Aspergillus, Penicillium…) : les aflatoxines, l'ochratoxine A, la patuline…

L'article mycotoxine décrit les différentes toxines mycéliennes et leurs effets.

Toxines bactériennes

Historique

En 1877, Pasteur veut tester l'hypothèse selon laquelle le bacille du charbon ne causerait l'état morbide que de façon indirecte, en produisant un « ferment diastasique soluble » qui serait l'agent pathogène immédiat. Il prélève le sang d'un animal qui vient de mourir du charbon, le filtre de façon à en ôter les bacilles et inocule le filtrat à un animal sain. L'animal récepteur ne développe pas la maladie et Pasteur estime (erronément) que cette expérience « écarte complètement l'hypothèse du ferment soluble ». Dans une publication ultérieure, toujours en 1877, Pasteur note toutefois que le sang filtré, s'il ne cause pas la maladie, rend les globules agglutinatifs, autant et même plus que dans la maladie, et envisage que ce soit l'effet d'une « diastase » formée par les bacilles.

Après ce demi-échec de Pasteur, Loeffler, en 1884, constate que, chez les animaux morts à la suite d'une inoculation du bacille de la diphtérie, les microbes restent proches du point d'inoculation et en conclut que le bacille « doit sécréter un poison, une toxine, qui, elle, ne reste pas in loco, mais envahit tous les organes vitaux du corps ». Cette toxine (toxine diphtérique) pressentie par Loeffler fut isolée en 1888 par les pasteuriens Roux et Yersin, qui démontrèrent son caractère pathogène. C'était l'entrée officielle de la notion de toxine dans la microbiologie.

Différentes toxines bactériennes

De nombreuses bactéries produisent des toxines provoquant des troubles importants.

Quelques exemples :

  • toxine botulinique, neurotoxine très dangereuse dĂ©clenchant une paralysie flasque (botulisme) produite dans un aliment par une bactĂ©rie (Clostridium botulinum)
  • toxine diphtĂ©rique toxine bloquant la synthèse des protĂ©ines produite par une bactĂ©rie, Corynebacterium diphtheriae se dĂ©veloppant lors d'une angine (diphtĂ©rie)
  • toxine tĂ©tanique, neurotoxine très dangereuse dĂ©clenchant une paralysie par contraction (tĂ©tanos) produite par une bactĂ©rie, Clostridium tetani, lors d'une infection locale souvent inapparente.
  • toxine cholĂ©rique (Vibrio cholerae, ETEC…) produite par la bactĂ©rie infectant l'intestin (cholĂ©ra et syndromes cholĂ©riques.
  • "shigatoxine" (Shigella, EHEC…)
  • "entĂ©rotoxines staphylococciques" produites par Staphylococcus aureus, dĂ©clanchant diarrhĂ©es et vomissements sans gravitĂ© par un mĂ©canisme immunopathologique (superantigènes).
  • LPS (lipolysaccharide ou lipopolyoside), structure de la paroi des bactĂ©ries Gram nĂ©gatives pouvant prĂ©senter un pouvoir toxique et appelĂ©es autrefois endotoxine. Le mode d'action est liĂ© Ă  une rĂ©action immunitaire excessive (mĂ©canisme immunopathologique). Leur libĂ©ration est liĂ©e Ă  l'ingestion par les macrophages quand les bactĂ©ries franchissent la barrière intestinale notamment.
  • cyanotoxines avec de nombreuses toxines aux modes d'actions variĂ©s dĂ©crit dans l'article liĂ©.

Les propriétés de ces toxines sont aussi variées que leur nature. La plupart sont thermosensibles (sauf le LPS et les entérotoxines staphylococciques), antigéniques (le LPS plus faiblement).

Dosage des toxines

Le dosage des toxines est réalisé comme celui de nombreuses molécules par des techniques utilisant le plus souvent (au moins pour les protéines) des anticorps spécifiques. Il s'agit d'immunoenzymologie, de immunochimiluminescence…

Le pouvoir pathogène est très rarement utilisé, avec utilisation d’anticorps neutralisants (toxinotypie). C'est le cas de la toxine botulinique :

  • l'aliment soupçonnĂ© est broyĂ© et filtrĂ©.
  • le filtrat obtenu est utilisĂ© :
    • directement pour montrer son effet toxique (tĂ©moin positif)
    • chauffĂ© pour montrer la thermolabilitĂ© Ă©ventuelle du toxique (tĂ©moin nĂ©gatif)
    • additionnĂ© d'anticorps connus pour identifier le type de la toxine par sa neutralisation

Notes et références

    Voir aussi

    Articles connexes

    Bibliographie

    Liens externes

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