Maîtriser les microorganismes, c'est savoir les détruire ou bloquer leur multiplication. Ce chapitre présente les agents physiques et chimiques utilisés pour stériliser, désinfecter ou conserver, puis les antibiotiques : définition, cibles cellulaires, principales familles, mesure de leur activité (CMI, antibiogramme) et mécanismes de résistance, enjeu majeur de santé publique au Maroc comme ailleurs.
1. Stérilisation, désinfection, antisepsie
La stérilisation est l'élimination totale de tout microorganisme, spores comprises, d'un objet ou d'un milieu : l'état stérile est absolu. La désinfection réduit la charge microbienne d'une surface inerte à un niveau acceptable ; l'antisepsie est l'opération équivalente sur un tissu vivant (peau, muqueuse). Un agent est bactéricide s'il tue les bactéries, bactériostatique s'il en bloque seulement la multiplication de façon réversible ; il est sporicide s'il détruit aussi les endospores. La pasteurisation (chauffage modéré, 63 °C pendant 30 min ou 72 °C pendant 15 s) détruit les pathogènes non sporulés du lait sans le stériliser. L'asepsie désigne l'ensemble des mesures qui empêchent l'apport de germes (travail près de la flamme, matériel stérile).
2. Agents physiques et chimiques
La chaleur humide est l'agent le plus efficace : l'autoclave (vapeur d'eau saturée sous pression, 121 °C pendant 15 à 20 min) stérilise milieux de culture et matériel ; la tyndallisation (chauffages discontinus) détruit les spores après leur germination. La chaleur sèche (four Pasteur, 170 °C pendant 1 à 2 h, ou flambage) convient à la verrerie. La filtration sur membrane de 0,22 µm stérilise les liquides thermosensibles (sérums, vitamines, antibiotiques) en retenant les bactéries mais pas les virus. Les rayonnements : les UV (254 nm) créent des dimères de thymine et servent à décontaminer surfaces et air des hottes ; les rayons gamma ionisants stérilisent le matériel plastique à usage unique. Le froid et la lyophilisation conservent les souches sans les tuer.
Les agents chimiques agissent sur les enveloppes ou dénaturent les protéines : alcools (éthanol à 70 %), halogènes (eau de Javel, iode et polyvidone iodée), aldéhydes (formol, glutaraldéhyde, sporicides), phénols, ammoniums quaternaires (tensioactifs), oxydants (eau oxygénée, acide peracétique), métaux lourds (nitrate d'argent) et gaz (oxyde d'éthylène pour le matériel thermosensible). Leur efficacité dépend de la concentration, du temps de contact, de la température et de la présence de matières organiques.
3. Les antibiotiques et leurs cibles
Un antibiotique est une substance d'origine naturelle (produite par des champignons ou des bactéries, souvent des Streptomyces), semi-synthétique ou synthétique, qui à faible dose inhibe ou tue les bactéries de façon spécifique, par action sur une cible précise absente ou différente chez l'hôte (toxicité sélective). Fleming découvre la pénicilline en 1928. Cinq grandes cibles : la paroi — les β-lactamines (pénicillines, céphalosporines, carbapénèmes) bloquent les transpeptidases (PLP) et les glycopeptides (vancomycine) séquestrent le précurseur du peptidoglycane, d'où une action bactéricide sur les bactéries en croissance ; la membrane — polymyxines (colistine) sur les Gram− ; la réplication de l'ADN — quinolones (acide nalidixique, fluoroquinolones) inhibant l'ADN gyrase ; la transcription — rifampicine sur l'ARN polymérase ; la traduction — aminosides (streptomycine, gentamicine : erreurs de lecture, sous-unité 30S), tétracyclines (fixation de l'aminoacyl-ARNt), chloramphénicol (transpeptidation, 50S), macrolides (translocation, 50S). Les sulfamides et le triméthoprime bloquent enfin la synthèse de l'acide folique (antimétabolites).
| Famille | Exemples | Cible | Effet |
|---|---|---|---|
| β-lactamines | Pénicilline, amoxicilline, céphalosporines | Paroi (transpeptidases) | Bactéricide |
| Glycopeptides | Vancomycine | Paroi (précurseurs) | Bactéricide (Gram+) |
| Aminosides | Streptomycine, gentamicine | Ribosome 30S | Bactéricide |
| Macrolides | Érythromycine | Ribosome 50S | Bactériostatique |
| Tétracyclines | Doxycycline | Ribosome 30S | Bactériostatique |
| Quinolones | Ciprofloxacine | ADN gyrase | Bactéricide |
Principales familles d'antibiotiques et leur cible
4. Mesurer l'activité : CMI, CMB, antibiogramme
La CMI (concentration minimale inhibitrice) est la plus faible concentration d'antibiotique qui inhibe toute croissance visible après 18 à 24 h ; la CMB (concentration minimale bactéricide) est celle qui ne laisse survivre qu'une fraction très faible de l'inoculum initial. Un antibiotique est bactéricide quand sa CMB est proche de sa CMI. L'antibiogramme par diffusion en gélose (méthode des disques) consiste à ensemencer une gélose Mueller-Hinton avec la souche et à déposer des disques imprégnés : après incubation, le diamètre d'inhibition est comparé à des diamètres critiques pour classer la souche sensible, intermédiaire ou résistante. Le spectre d'un antibiotique est l'ensemble des espèces qu'il atteint normalement (étroit ou large).
5. Les mécanismes de résistance
La résistance naturelle caractérise toute une espèce : la membrane externe des Gram− les protège de la pénicilline G et de la vancomycine, les mycoplasmes sans paroi sont insensibles aux β-lactamines. La résistance acquise n'apparaît que chez certaines souches, par mutation chromosomique (modification de la cible : ribosome, gyrase, PLP ; perte de porines) ou, le plus souvent, par acquisition de gènes portés par des plasmides R, des transposons ou des intégrons via conjugaison, transformation ou transduction. Quatre mécanismes biochimiques : inactivation enzymatique (β-lactamases dont les BLSE et les carbapénémases, acétylases des aminosides), modification de la cible (méthylation de l'ARNr 23S bloquant les macrolides, PLP2a du S. aureus résistant à la méticilline), imperméabilité (porines) et efflux actif par des pompes membranaires. L'usage excessif et inapproprié des antibiotiques sélectionne ces résistances ; l'antibiogramme et le bon usage sont les réponses de première ligne.
Concentration minimale inhibitrice : plus faible concentration d'un antibiotique capable d'inhiber la croissance visible d'une souche donnée ; elle mesure son activité bactériostatique.
Enzyme bactérienne, souvent plasmidique, qui hydrolyse le cycle β-lactame des pénicillines et céphalosporines et les inactive ; c'est le mécanisme de résistance le plus répandu aux β-lactamines.
- Stérilisation = destruction totale (spores comprises) ; désinfection sur objet, antisepsie sur tissu vivant.
- Autoclave 121 °C, 15-20 min ; four Pasteur 170 °C ; filtration 0,22 µm ; UV 254 nm ; pasteurisation 63 °C/30 min ou 72 °C/15 s.
- Antibiotique : toxicité sélective ; cibles = paroi, membrane, ADN, ARN polymérase, ribosome, acide folique.
- CMI (bactériostase) et CMB (bactéricidie) ; antibiogramme par disques : sensible / intermédiaire / résistant.
- Résistance naturelle (espèce) vs acquise (mutation ou plasmide) : inactivation, cible modifiée, imperméabilité, efflux.
Attends-toi à une question sur les cibles des antibiotiques (souvent sous forme de schéma de la bactérie à compléter) et à la définition précise de la CMI. Retiens que les β-lactamines n'agissent que sur des bactéries en croissance et que la stérilisation est un état absolu : une solution « presque stérile » n'existe pas. Piège classique : la pasteurisation ne stérilise pas, et la filtration ne retient pas les virus.