Les endospores : survivre aux conditions difficiles

Une endospore n’est pas seulement une cellule à paroi épaisse : c’est une cellule reconstruite en un colis capable d’attendre. La couche la plus externe est le manteau, ensemble de coques protéiques résistantes riches en ponts disulfure, souvent entouré d’une enveloppe lâche supplémentaire appelée exosporium. Sous le manteau se trouve le cortex, épaisse couche de peptidoglycane spécialisé dont les ponts sont volontairement plus lâches que ceux d’une paroi ordinaire : il amortit les chocs et aide à retirer l’eau du centre. Le centre lui-même est le cœur, qui contient le chromosome, les ribosomes et les enzymes mais très peu d’eau libre — un gel déshydraté plutôt qu’un cytoplasme vivant. Deux molécules expliquent une grande partie de la résistance. L’acide dipicolinique, souvent noté DPA, n’est produit que dans les cellules en sporulation et y est stocké sous forme de dipicolinate de calcium ; il chélate le calcium et remplace l’eau libre du cœur, ce qui abaisse la teneur en eau du cœur et maintient le contenu de la spore dans un état stable, partiellement déshydraté. De petites protéines acido-solubles, les SASP, se fixent à l’ADN lui-même et le protègent de la chaleur, du dessèchement et des rayons ultraviolets. Comme la teneur en eau du cœur chute fortement, les enzymes cessent de fonctionner, le métabolisme s’arrête et la spore devient dormante sur le plan métabolique : résistante mais inactive. Le cortex et le manteau excluent ensemble les désinfectants et l’enzyme lysozyme, et la rareté de l’eau empêche la chaleur de dénaturer facilement les protéines qui subsistent. La germination renverse tout cela en quelques minutes dès le retour des nutriments.

L’ébullition à 100 °C sous pression atmosphérique ordinaire tue les bactéries en croissance en quelques minutes : c’est pourquoi la chaleur est une méthode de lutte si fiable contre les cellules végétatives. Elle ne tue pas les endospores, qui peuvent survivre des heures à l’ébullition. La raison tient à la manière dont la chaleur humide détruit une cellule et à ce que la spore a fait d’elle-même. La chaleur humide tue en coagulant les protéines, et elle agit bien mieux en présence d’eau ; un cœur qui n’en contient presque pas, dont l’ADN est saturé de dipicolinate de calcium et protégé par de petites protéines acido-solubles, résiste précisément à ce type de dommage. La solution pratique consiste à dépasser le point d’ébullition de l’eau, ce qui exige de la pression. L’autoclave est un récipient sous pression : la vapeur saturée à 121 °C correspond à environ 15 livres par pouce carré, soit à peu près une atmosphère de plus, ou 103 kilopascals, au-dessus de la pression ambiante. À 121 °C, la chaleur humide détruit même une forte contamination sporale en 15 à 20 minutes environ ; un cycle typique est donc de 121 °C pendant 15 minutes à 15 psi, prolongé pour les charges denses, les grands volumes ou les paquets volumineux. La vapeur doit réellement atteindre la charge : l’air emprisonné dans un récipient fermé ou un paquet trop serré isole le contenu et le cycle échoue silencieusement. C’est pourquoi les paquets sont emballés sans serrer, pourquoi les récipients restent ouverts ou perforés, et pourquoi l’on utilise du ruban d’autoclave, des indicateurs chimiques et des indicateurs biologiques contenant des spores de Geobacillus stearothermophilus pour prouver que le cycle a fonctionné. La chaleur sèche est beaucoup plus lente et exige des températures bien plus élevées : 160 °C pendant deux heures, ou 170 °C pendant une heure. En pratique, la conclusion est nette : faire bouillir un instrument le désinfecte mais ne peut pas le stériliser.

Les endospores importent cliniquement pour deux raisons : elles survivent dans l’environnement assez longtemps pour atteindre un patient, et les genres qui les fabriquent comptent parmi les bactéries les plus dangereuses en médecine. Les espèces de Clostridium sont anaérobies : leurs spores restent dormantes dans le sol, la poussière et les matières fécales et ne germent qu’en l’absence d’oxygène. Une plaie pénétrante profonde, une lésion par écrasement avec du muscle mort, un avortement septique, un ulcère du pied diabétique ou une plaie refermée sur du matériel contaminé créent tous cette niche sans oxygène. Une fois les spores germées, les cellules en croissance libèrent des toxines. Clostridium tetani provoque le tétanos : sa spore terminale ronde donne au bacille l’aspect de baguette de tambour décrit plus haut, et sa tétanospasmine bloque les neurones inhibiteurs qui freinent normalement la contraction musculaire, d’où un trismus, une rigidité et des spasmes douloureux. Clostridium perfringens provoque la gangrène gazeuse dans le muscle dévitalisé, avec production de gaz et nécrose rapidement extensive pouvant aboutir à l’amputation. Clostridium botulinum se développe dans les aliments anaérobies ou dans les plaies et fabrique une neurotoxine responsable d’une paralysie flasque. Clostridium difficile forme des spores qui résistent à la friction hydro-alcoolique, persistent sur les surfaces du service et causent une colite associée aux antibiotiques, ce qui impose l’eau et le savon ainsi qu’un nettoyage chloré. Bacillus anthracis forme des spores centrales qui persistent des décennies dans le sol et provoquent le charbon, et les notes relèvent à juste titre la résistance de ses spores desséchées. Les conséquences infirmières en découlent directement : ne jamais compter sur l’ébullition pour un instrument qui franchira la peau ; irriguer, débrider et drainer les plaies contaminées pour que l’oxygène atteigne les tissus ; appliquer les précautions contact et un nettoyage sporicide chez un patient atteint de Clostridium difficile ; et vérifier la vaccination antitétanique devant toute plaie sale ou profonde.