Robert Koch, la culture pure et les postulats de Koch

Quand on injecte de la tuberculine dans la peau d’une personne dont le système immunitaire a déjà rencontré Mycobacterium tuberculosis, le résultat visible n’est pas une irritation chimique mais une mémoire immunologique rendue visible. L’antigène est capté par les cellules dendritiques du derme et présenté sur des molécules du CMH de classe II — les marqueurs de surface qui présentent l’antigène aux lymphocytes T — aux lymphocytes T CD4+ mémoire, la sous-population auxiliaire qui coordonne la réponse, sensibilisés lors de l’infection antérieure. Ces lymphocytes libèrent de l’interféron gamma et le facteur de nécrose tumorale, des cytokines (des signaux chimiques) qui recrutent les monocytes du sang et les activent en macrophages. Macrophages et liquide s’accumulent dans le derme en un à trois jours, formant une plaque ferme et surélevée dont le diamètre — l’induration — est ce que l’infirmière mesure à 48 ou 72 heures ; la rougeur qui l’entoure, ou érythème, n’est pas comptée.

La réaction ne peut pas être transférée d’un donneur sensibilisé à un receveur naïf par le sérum, mais elle peut l’être par les lymphocytes : cette expérience classique prouve que le phénomène de Koch relève de l’immunité à médiation cellulaire et non des anticorps. L’interprétation est quantitative et dépend du risque : 5 mm ou plus est considéré comme positif chez les personnes vivant avec le VIH, les contacts proches récents ou en présence de lésions fibreuses à la radiographie thoracique ; 10 mm ou plus chez les personnes récemment arrivées d’un pays à forte incidence, les usagers de drogues injectables, le personnel de laboratoire et les enfants de moins de quatre ans ; 15 mm ou plus seulement en l’absence de tout facteur de risque identifiable.

La réaction peut être faussement négative lorsque l’hypersensibilité retardée est déprimée — tuberculose évoluée, taux de CD4 bas, rougeole, dénutrition sévère, corticoïdes ou inhibiteurs du TNF — état appelé anergie, de sorte qu’un test négatif n’exclut jamais l’infection. La vaccination par le BCG et le contact avec des mycobactéries non tuberculeuses peuvent donner des faux positifs. Les tests de libération de l’interféron gamma mesurent la même réponse lymphocytaire dans le sang et ne sont pas influencés par le BCG. Comparez avec l’hypersensibilité immédiate, qui apparaît en quelques minutes sous forme de papule et d’érythème, dépend des IgE et de l’histamine des mastocytes et répond aux antihistaminiques ; le phénomène de Koch met un jour ou plus, se traduit par une induration et non une papule, et n’est pas soulagé par les antihistaminiques.

Un virus ne peut pas être isolé par la méthode de Koch, car celle-ci supposait un organisme autonome qui se multiplie dans un milieu acellulaire et forme une colonie. Les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires : ils ne portent aucun ribosome, ne produisent pas d’ATP et ne peuvent se répliquer qu’à l’intérieur d’une cellule hôte vivante ; aucune boîte d’agar, aucun bouillon ni gélose inclinée ne les fera pousser. Le deuxième postulat n’a donc pas d’équivalent viral direct — il n’y a pas de colonie à prélever — et un virus doit être propagé sur des monocouches de cultures cellulaires, dans des œufs de poule embryonnés ou chez des animaux vivants, puis identifié par des méthodes qui n’exigent aucune croissance : la microscopie électronique pour voir la particule, la détection d’antigènes, l’amplification de l’acide nucléique par réaction en chaîne de la polymérase, ou la sérologie pour la réponse de l’hôte.

Le premier postulat, l’association constante à la maladie, s’effondre lui aussi, car les virus sont souvent portés et transmis par des personnes qui ne développent jamais de symptômes : une personne qui excrète un norovirus, un rotavirus ou le SARS-CoV-2 sans être malade est une véritable source d’infection, et le portage asymptomatique du VIH peut durer des années. Le troisième postulat, la reproduction de la maladie chez un animal sain et réceptif, échoue chaque fois que le virus a un spectre d’hôtes étroit. Le VIH infecte l’humain et, difficilement, le chimpanzé ; il ne provoque pas de maladie équivalente chez les animaux de laboratoire ordinaires, et infecter volontairement une personne est éthiquement impossible : le postulat ne peut donc pas être rempli. Le quatrième, le réisolement à partir de l’animal d’expérience, tombe avec lui.

Le cinquième, la présence d’anticorps démontrables dans le sérum du patient, est peu fiable pour les virus, car l’anticorps peut n’apparaître qu’après l’élimination du virus et persister toute la vie comme une empreinte mémoire plutôt que comme le signe d’une infection en cours. Le substitut moderne est constitué par les postulats moléculaires de Falkow : le gène de virulence candidat doit être présent chez les souches pathogènes et absent ou inactif chez les souches non pathogènes ; sa délétion doit réduire la virulence ; sa restauration doit la rétablir ; et le gène doit s’exprimer pendant l’infection. Cette logique a établi le rôle de la glycoprotéine d’enveloppe du VIH, de la protéine de spicule du SARS-CoV-2 et des toxines de type Shiga d’Escherichia coli.

Les critères de Koch sont une méthode, non une loi, et la médecine moderne admet plusieurs exceptions bien documentées. Le premier postulat, l’association constante à la maladie, échoue dans le portage asymptomatique. Mary Mallon, cuisinière à New York au début du vingtième siècle, portait Salmonella enterica sérovar Typhi dans sa vésicule biliaire, infecta au moins cinquante et une personnes et causa trois décès, sans jamais présenter le moindre symptôme de fièvre typhoïde. Neisseria meningitidis vit sans danger dans la gorge d’environ une personne sur dix, et Streptococcus pneumoniae comme Vibrio cholerae peuvent aussi être portés sans maladie : la simple présence d’un organisme dans une population ne peut donc pas établir qu’il cause une maladie. Le deuxième postulat échoue chaque fois qu’un organisme ne peut pas être cultivé au laboratoire. Treponema pallidum, le spirochète de la syphilis, n’a jamais été cultivé en milieu acellulaire, et Mycobacterium leprae, cause de la lèpre, ne pousse pas du tout sur les milieux artificiels ; on le propage chez le tatou à neuf bandes et dans les coussinets plantaires de la souris.

Tous deux sont pourtant acceptés comme causes, parce qu’ils sont constamment visibles dans les lésions et parce que traiter le patient élimine à la fois l’organisme et la maladie. Le troisième postulat échoue pour les organismes qui ne reproduisent pas la maladie humaine chez aucun modèle animal disponible. Helicobacter pylori en est l’exemple classique : lorsque Barry Marshall et Robin Warren proposèrent dans les années 1980 qu’une bactérie causait l’ulcère gastroduodénal, la thèse fut rejetée en partie parce que l’organisme ne produisait pas la maladie de façon fiable chez l’animal ; Marshall finit par boire lui-même un bouillon de culture en 1984, développa une gastrite aiguë et réisola l’organisme — un volontaire humain satisfaisant à lui seul les troisième et quatrième postulats. L’expérience valut le prix Nobel en 2005 et ne passerait pas aujourd’hui devant un comité d’éthique. Deux autres hypothèses sont également trop simples.

Un organisme, une maladie échoue quand une seule espèce cause plusieurs maladies, comme Streptococcus pyogenes, responsable de pharyngite, d’impétigo, de scarlatine, de rhumatisme articulaire aigu et de fasciite nécrosante. Une maladie, un organisme échoue quand un syndrome comme la pneumonie ou la diarrhée peut être produit par des dizaines d’agents différents. Les modèles animaux peuvent différer de l’humain par leurs récepteurs et leur immunité, ce qui impose parfois des animaux transgéniques, et les organismes peuvent perdre leurs facteurs de virulence lors de repiquages répétés au laboratoire. Les postulats moléculaires de Falkow, publiés en 1988, ont remplacé l’épreuve animale par une épreuve génétique et constituent aujourd’hui la référence en pathogénie bactérienne.