Les protozoaires : la Giardia et le Cryptosporidium

3.0 Description

3.1 La Giardia

La Giardia est un petit parasite protozoaire (micro-organisme unicellulaire qui n'a pas de paroi cellulaire) flagellé (phylum des Protozoa, sous-phylum des Sarcomastigophora, superclasse des Mastigophora, classe des Zoomastigophora, ordre des Diplomonadida, famille des Hexamitidae) que l'on trouve dans l'intestin grêle des animaux et des humains. À l'étape de son développement où elle se nourrit, la Giardia, alors appelée trophozoïte, se trouve principalement dans le duodénum, mais on la trouve fréquemment dans le jéjunum et dans l'iléon de l'intestin grêle. Les trophozoïtes (de 9 à 21 µm de longueur, de 5 à 15 µm de largeur et de 2 à 4 µm d'épaisseur) ont un corps en forme de poire dont l'extrémité antérieure est généralement arrondie; ils présentent deux noyaux, deux minces tiges médianes, quatre paires de flagelles, une paire de corps médians qui se colorent en foncé et un large disque adhésif ventral (cytostome) par où ils se nourrissent. Les trophozoïtes sont généralement attachés à la surface des villosités intestinales, où ils se nourrissent principalement, pense-t-on, de sécrétions de muqueuses. Lorsqu'il se détache, le trophozoïte binucléé forme un kyste puis se divise au sein de ce kyste, de sorte que quatre noyaux deviennent visibles. Les kystes sont ovoïdes (de 8 à 14 µm de longueur sur 7 à 10 µm de largeur), possèdent deux ou quatre noyaux et présentent des restes d'organelles visibles. Les kystes stables dans l'environnement sont évacués dans les fèces, généralement en grand nombre. On trouvera une description complète et un diagramme du cycle de vie dans un article de synthèse de Meyer et Jarroll (1980).

Les kystes de Giardia lamblia peuvent survivre jusqu'à 77 jours dans l'eau du robinet à 8 °C (Bingham et al. 1979) mais cette durée diminue à mesure que la température augmente (54 jours à 21 °C et 4 jours à 37 °C). Les kystes de Giardia muris restent viables jusqu'à 2,8 mois dans les eaux de rivière lorsque la température est <10 °C et pendant environ un mois à une température de 15 à 20 °C dans les eaux de lac (deRegnier et al. 1989). Les kystes ne présentent aucun trait externe; on les reconnaît à leur forme et à leur morphologie interne visible telles que décrites ci-haut. Lorsqu'un hôte favorable ingère ces kystes, le dékystement est provoqué par l'acide et les enzymes de l'estomac; lorsque le parasite atteint le duodénum, une masse quadranucléaire de protoplasme apparaît et se divise rapidement, chaque kyste produisant deux trophozoïtes (Meyer 1994). L'intestin grêle est alors colonisé par reproduction asexuée.

La taxonomie du genre Giardia repose sur la définition proposée par Filice (1952) qui a défini trois espèces - G. duodenalis (syn. G. intestinalis, G. lamblia), G. muris et G. agilis selon la forme de leur corps médian, une organelle composée de microtubules que l'on observe très facilement chez le trophozoïte. On a décrit par la suite trois espèces, G. ardea, G. psittaci et G. microti, en fonction de la morphologie des kystes et d'une analyse de la séquence de l'ARNr de petites sous-unités (Adam 2001). On a signalé la présence de ces six espèces chez les mammifères, les oiseaux, les rongeurs et les amphibies et elles ne sont pas faciles à distinguer. On a largement discuté leurs préférences en matière d'hôtes, excepté en ce qui concerne l'agilis, dont la morphologie est différente et dont on n'a signalé la présence que chez les amphibiens; on ne la juge pas infectieuse pour les humains. On utilise couramment le nom Giardia lamblia pour désigner les isolats provenant des êtres humains.

On pense que la giardiase est une zoonose, bien que la plupart des preuves soient indirectes, ou affaiblies par des contrôles inadéquats. On sait que le castor, le chien et le rat musqué peuvent être infectés par la G. duodenalis des humains (Davis et Hibler 1979; Hewlett et al. 1982; Erlandsen et Bemrick 1988; Erlandsen et al. 1988), mais le pouvoir pathogène pour les humains de la Giardia que l'on trouve chez les oiseaux, le bétail, les ours, les chats et autres hôtes est incertain.

La Giardia duodenalis peut s'adapter à toutes sortes d'hôtes et, comme elle est asexuée, on doit plutôt décrire sa génétique comme une expansion clonale (Tibayrenc 1993) d'individus virulents au sein de populations hétérogènes. La Giardia duodenalis peut subir des taux élevés de réarrangement chromosomique (Lymbery et Tibayrenc 1994) et peut ainsi s'adapter à de nouveaux hôtes (même en culture in vitro) plus facilement que les autres parasites. La Giardia muris que l'on trouve chez les campagnols et les souris n'est généralement pas jugée infectieuse pour les humains, bien que la souris puisse servir de modèle animal pour les isolats humains de Giardia (Byrd et al. 1994). La résistance à son milieu et la viabilité prolongée des kystes de la Giardia dans l'eau à une température peu élevée, la nature endémique des infections par la Giardia chez les humains et les animaux, la transmission hétérospécifique ainsi que la faible dose infectieuse nécessaire pour la colonisation d'un nouvel hôte indiquent tous la possibilité d'une propagation de cette maladie par voie hydrique (Erlandsen 1994). Des recherches récentes ont visé avant tout à distinguer la Giardia infectieuse pour les êtres humains des autres souches ou espèces. L'applicabilité de ces méthodes à l'analyse de Giardia dans l'eau a toutefois été limitée. C'est pourquoi il faut maintenant considérer que tout kyste de Giardia présent dans l'eau peut être infectieux pour les êtres humains (Erlandsen 1994). On a utilisé avec succès des méthodes d'analyse moléculaire, comme la réaction en chaîne de la polymérase (RCP) pour distinguer des espèces de Giardia (Mahbubani et al. 1992; Ionas et al. 1997). Des recherches plus poussées s'imposent toutefois pour valider ces méthodes.

3.2 Le Cryptosporidium

Le Cryptosporidium parvum est un protozoaire parasite (phylum des Apicomplexa, classe des Sporozoasida, sous-classe des Coccodiasina, ordre des Eucoccidiorida, sous-ordre des Eimeriorina, famille des Cryptosporidiidae); on en a reconnu le caractère pathogène potentiel pour les humains pour la première fois en 1976 chez un enfant de trois ans auparavant en bonne santé. On observa un second cas deux mois plus tard chez un individu immunodéprimé à la suite d'une pharmacothérapie (Ungar 1990). Par la suite, la maladie devint très commune chez les individus immunodéprimés présentant des symptômes maintenant connus sous le nom de syndrome d'immunodéficience acquise ou SIDA (Meisel et al. 1976). Après l'identification du C. parvum comme agent pathogène pour les humains, les études sur le cycle de vie du parasite se sont multipliées et on a entrepris des recherches sur les vecteurs de transmission possibles. Le cycle de vie du Cryptosporidium comporte de multiples étapes, typiques des Coccidiés entériques; il se déroule chez un hôte unique et comporte six grandes étapes : le dékystement, au cours duquel les sporozoïtes sont libérés d'un oocyste; la mérogonie, au cours de laquelle se produit la reproduction asexuée; la gamétogenèse, au cours de laquelle se forment les gamètes; la fécondation du gamète par un microgamète pour former un zygote; la formation des parois de l'oocyste; et la sporogonie, au cours de laquelle se forme le sporozoïte dans l'oocyste (Current 1986). On trouvera une description complète et un diagramme du cycle de vie dans un article de synthèse de Smith et Rose (1990).

Étant donné qu'il s'agit d'un agent pathogène transmis par l'eau, l'étape la plus importante de son cycle de vie est celle de l'oocyste rond, à parois épaisses, stable dans l'environnement et d'un diamètre de 4 à 6 µm. Il arrive parfois qu'il y ait une suture externe visible; on peut colorer les noyaux des sporozoïtes à l'aide d'un colorant fluorogénique tel le 4',6-diamidino-2-phénylindole (DAPI). On a montré qu'en laboratoire les oocystes du Cryptosporidium survivaient dans les eaux froides (4 °C) pendant une période pouvant atteindre 18 mois (AWWA 1988). Robertson et al. (1992) ont signalé que les oocystes du C. parvum pouvaient résister à toutes sortes de contraintes environnementales, y compris à la congélation (viabilité fortement réduite) et à l'exposition à l'eau de mer. Lorsqu'il est ingéré par les humains, le parasite achève son cycle de vie dans le tube digestif. L'ingestion déclenche le dékystement de l'oocyste et libère quatre sporozoïtes, qui adhèrent à la surface épithéliale du tube digestif. En raison des résultats contradictoires des études au microscope électronique, il y a désaccord lorsqu'il s'agit de déterminer si le parasite est intracellulaire (invasif) ou extracellulaire (Anderson 1982; Anderson et al. 1982; Tzipori 1983). Toutes les phases présentent une organelle nourricière qui est, tout comme le corps du parasite, protégée par une membrane externe. On ignore si la membrane externe provient de la cellule hôte (intracellulaire) ou si elle est d'origine parasitaire (extracellulaire). Le sporozoïte se reproduit de façon asexuée et se transforme en gamète. Certains de ces gamètes libèrent des microgamètes, qui fécondent d'autres macrogamètes pour former des zygotes. Un petit nombre de zygotes conservent une mince paroi cellulaire, qui se rompt après le développement des sporozoïtes pour entretenir l'infection chez l'hôte. Chez la majorité des zygotes, il se forme une épaisse paroi cellulaire et quatre sporozoïtes, qui deviennent des oocystes et sont évacués dans les fèces.

Tyzzer (1907) a été le premier à décrire le Cryptosporidium, après avoir isolé l'organisme des glandes gastriques de souris et l'avoir nommé Cryptosporidium muris. Tyzzer (1912) découvrit un second isolat, qu'il nomma C. parvum, dans l'intestin de la même espèce de souris. Upton et Current (1985) jugèrent que cet isolat était différent sur les plans structurel et développemental. Bien que l'on ait proposé de nombreux noms d'espèces en fonction de l'identité de l'hôte, la plupart des isolats de Cryptosporidium de mammifères, y compris les isolats humains, sont similaires au C. parvum décrit par Tyzzer (1907, 1912). On reconnaît actuellement 10 espèces valides (Fayer et al. 2000) : C. parvum, C. muris, C. andersoni, C. felis et C. wrairi, qui infectent les mammifères; C. baileyi et C. meleagridis, qui infectent les oiseaux; C. sepentis et C. saurophilum, qui infectent les reptiles; et C. nasorum, qui infecte les poissons (Smith 1990). On a signalé la présence du Cryptosporidium muris chez les bovins d'Amérique du Nord et d'Europe, ainsi que chez le chameau, le chevreuil et d'autres animaux. L'infection expérimentale de chiens, de chats et de lapins par le C. muris a été décrite par Iseki et al. (1989). Le Cryptosporidium parvum est généralement considéré comme étant la principale espèce responsable de la maladie clinique chez les humains et les animaux domestiques; la transmission zoonotique est possible, particulièrement chez les agneaux, les veaux et les bovins adultes. On a signalé la cryptosporidiose symptomatique chez les humains, les bovins (communs), les agneaux, les chèvres, les oiseaux, les chevaux et les singes. On a montré que le Cryptosporidium d'origine humaine était infectieux pour les bovins et les agneaux (Tzipori 1983; Upton et Current 1985). On a aussi incriminé d'autres espèces de Cryptosporidium, comme C. felis, C. canis, C. muris et C. meleagridis, dans des infections humaines (Katsumata et al. 2000; Guyot et al. 2001; Pedraza- Diaz et al. 2001a, b; Yagita et al. 2001; Tiangtip et Jongwutiwes 2002).

On a proposé jusqu'à 18 génotypes distincts de C. parvum, y compris les types suivants : humain, bovin I, bovin II, lapin, porc, souris, chevreuil, souris sylvestre, furet, marsupial, opossum I, opossum II, moufette, ours, renard, rat musqué, singe et mouton (Chalmers et al. 2002; Xia et Lal 2002). L'analyse moléculaire des isolats humains et bovins de C. parvum, qu'on a reliés à des éclosions de cryptosporidiose chez des êtres humains, indique l'existence de deux génotypes distincts prédominants chez les êtres humains (Morgan et al. 1997; Peng et al. 1997; Spano et al. 1998; Sulaiman et al. 1998; Widmer et al. 1998; Awad-El-Kariem 1999; Ong et al. 1999; Caccio et al. 2000; McLauchlin et al. 2000; Xiao et al. 2001). On a signalé la présence d'isolats du génotype I (désigné actuellement par C. hominis) chez les êtres humains seulement, mais celle d'isolats du génotype II chez des veaux et des êtres humains exposés à des bovins infectés et à des matières contaminées par des matières fécales de bestiaux. Les isolats du génotype II, mais pas ceux de C. hominis, peuvent infecter les souris et les veaux. Des études récentes ont permis d'identifier de nouveaux génotypes de C. parvum chez les êtres humains. Pieniazek et al. (1999) ont identifié deux nouveaux génotypes de Cryptosporidium chez des personnes infectées par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), un génotype de chien et un de chat. Ong et al. (2002) ont aussi identifié deux nouveaux génotypes de C. parvum chez des êtres humains, un de cervidé (cerf) et un autre qui n'est pas encore identifié (c.-à-d. qu'on n'avait pas identifié auparavant chez les êtres humains ou les animaux). Ces constatations ont d'importantes répercussions pour les collectivités dont la source d'eau peut subir l'incidence des matières fécales de la faune.