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Réservoirs d’agents biologiques
publication le 06/02/2016

Mots clefs : réservoirs agents biologiques biofilm bactéries virus parasites terre eau transmission vecteur

Les réservoirs d'agents biologiques

Le réservoir est le lieu dans lequel s’accumulent et prolifèrent les agents biologiques.
Ces derniers pouvant croître partout, les réservoirs peuvent se trouver dans l’environnement :
  • - le sol,
  • - les eaux douces ou marines,
  • - les plantes,
mais également sur ou dans un être humain ou un animal :
  • - peau,
  • - appareil respiratoire,
  • - salive,
  • - sang,
  • - laine...

1. Conditions de vie dans l’environnement

La formation d’un réservoir nécessite de réunir certains paramètres favorables à la croissance des micro-organismes.
  • - La présence d’un certain degré d’humidité est la première condition indispensable au développement des agents biologiques dans l’environnement.
  • - Ensuite, selon la façon dont ils se nourrissent, les agents biologiques requièrent la présence de matière organique ou de matière minérale.
  • - De plus, selon leur résistance à la dessiccation, les agents biologiques se multiplient à des températures plus ou moins élevées.
  • - Enfin, selon leur métabolisme, certains micro-organismes poussent en présence d’oxygène (en aérobie), alors que d’autres poussent en absence d’oxygène (en anaérobie).
Chaque espèce se développe de façon optimale dans un environnement défini, mais peut tolérer une certaines variabilité. Certains micro-organismes peuvent être présents dans des environnements extrêmes :
  • - de –10°C à +110°C ;
  • - pH de 0,5 à 11,5 ;
  • - milieux saturés en sel comme la Mer Morte ;
  • - pression élevée se trouvant à –10 500 m de profondeur ;
  • - milieu où la radiation est 1000 fois supérieure à la dose mortelle pour l'homme.
Ainsi, il est possible de trouver des micro-organismes pratiquement partout, dans la nature, mais également dans l’environnement de travail :
  • - plateformes de compostage,
  • - stations d’épuration,
  • - silos à grain,
  • - bureaux,
  • - archives,
  • - humidificateurs,
  • - blanchisserie, etc...
Les micro-organismes pouvant se développer dans l’environnement sont les bactéries, les champignons et les protozoaires. La grande majorité de ces micro-organismes qui entoure l'Homme n’est pas pathogène pour lui.

2. Conditions de vie sur ou dans un organisme

Des agents biologiques peuvent également se développer sur ou dans un organisme hôte. Ils y trouvent les éléments nutritifs nécessaires et sont adaptés à la température corporelle.

Certains micro-organismes symbiotiques participent à la vie de leur hôte : développement, régulation de l’immunité, digestion des aliments.
Ils colonisent les surfaces du corps en contact avec l’extérieur (la peau, les voies respiratoires, le tube digestif, le vagin) et créent ainsi une barrière empêchant la colonisation de micro-organismes pathogènes. Ces micro-organismes symbiotiques sont essentiellement des bactéries, voire des champignons.

D’autres agents biologiques pathogènes colonisent le corps en provoquant des dommages. Ils détournent les nutriments à leur profit, tuent les cellules et provoquent différents symptômes selon leur localisation. Ces agents peuvent être des virus, des bactéries, des champignons, des protozoaires, ou des vers parasites.

Les micro-organismes du corps peuvent parfois se retrouver dans l’environnement :
  • - virus du rhume dans les gouttelettes émises lors d’un éternuement,
  • - bactéries de la bouche émises dans les postillons,
  • - bactéries et virus pathogènes dans les gouttelettes projetées lors de la toux,
  • - bactéries intestinales ou œufs de parasite dans les selles,
  • - bactéries pathogènes du tractus urinaire dans l’urine,
  • - virus du Sida dans le sang coulant d’une plaie…
Selon l’humidité de l’environnement et leur degré de résistance à la dessiccation, ces micro-organismes du corps survivront un temps plus ou moins court dans l’environnement extérieur.
Ces agents biologiques peuvent être retrouvés dans différents milieu professionnels :
  • - animalerie,
  • - clinique vétérinaire,
  • - laboratoire d’analyses,
  • - soins aux malades,
  • - aide à domicile,
  • - borne d’accueil,
  • - commerçants, etc...

3. La vie en communauté

Dans l’environnement ou le corps, les micro-organismes vivent en communauté.

La colonisation d’une surface par cette communauté forme ce que l’on appelle un biofilm.
Les cellules s’y organisent en couches superposées dont la plus profonde s’accroche à la surface.
Les cellules du biofilm sécrètent de nombreuses substances formant une matrice épaisse qui les recouvre.

A l’intérieur de ce biofilm, les micro-organismes échangent des molécules entre même espèce voire entre espèces de familles différentes.
Ces échanges sont bénéfiques (les molécules produites par les uns nourrissent les autres) ou parfois agressifs (les molécules produites par les uns tuent les autres).
C’est en étudiant ce dernier effet, qu’ont été identifiées les toxines et les molécules antibiotiques tuant certaines bactéries et certains champignons.

En réponse à ces attaques, seuls survivent les micro-organismes qui possèdent des gènes de résistance aux toxines ou aux antibiotiques.
Le biofilm comprend également des prédateurs, comme les protozoaires, qui se nourrissent de bactéries accessibles à la surface du biofilm.

4. Mécanismes de résistance

Pour résister aux conditions environnementales défavorables, les micro-organismes ont développés des divers mécanismes de résistance.

Le premier est lié à l’apparition de gènes de résistance à des molécules sécrétées par d’autres cellules ou des molécules biocides issues de l’industrie chimique.
En effet, étant donné que les micro-organismes se multiplient rapidement, la probabilité est importante de voir apparaître des mutations favorables telles que les gènes de résistance.
Ces gènes sont ensuite transmis aux descendants et donnent naissance à des souches résistantes.
A l’intérieur d’un biofilm, où les cellules sont en interaction étroites, les gènes de résistance peuvent également passer d’une espèce à l’autre, voire d’une famille à l’autre.

Lorsqu’ils vivent dans un biofilm, les micro-organismes se protègent des attaques mécaniques (pression d’eau ou d’air) et chimiques (présence d’un biocide), grâce à la matrice qui recouvre les cellules, mais également grâce à l’empilement des couches cellulaires qui protège les micro-organismes les plus profonds.

Certaines bactéries, particulièrement celles vivant dans le sol, ont la capacité d’épaissir leur paroi et de former une spore qui leur permettra de résister dans l’environnement.
Sous forme de spore, la bactérie ne peut pas se multiplier, mais peut survivre très longtemps, comme le montre les "champs maudits" qui contenaient des spores de Bacillus anthracis transmettant, pendant des dizaines années, la maladie du charbon aux troupeaux qui y paissaient.

Certaines cellules protozoaires résistent naturellement bien aux biocides et possèdent la capacité de se transformer en kyste avec une paroi épaisse et un métabolisme ralenti.
Cet enkystement se produit lorsque les conditions environnementales deviennent défavorables, ou au moment de la division cellulaire, ou encore lors du cycle pour donner la forme infestante du parasite.

Certaines bactéries ont développé un mécanisme de résistance type "cheval de Troie". Lorsque les protozaires, comme les amibes, se nourrissent de bactéries, celles-ci sont enfermées puis dégradées dans des vacuoles de digestion.
Or, certaines bactéries, comme les légionnelles, peuvent non seulement résister à la dégradation, mais se multiplier dans la vacuole et sortir de l’amibe en l’éclatant.
Si les conditions environnementales deviennent défavorables, l’amibe s’enkyste et protège également les bactéries qu’elle héberge.
C’est ainsi, que les légionnelles peuvent se protéger des chocs thermiques ou chlorés effectués dans les canalisations d’eau, puis recoloniser le milieu.

5. Ressources et références

  • ED 117 : fiche pratique de sécurité INRS sur les agents biologiques