La toxigénèse implique la production de toxines par des bactéries pathogènes. C’est l’une des principales méthodes pour donner naissance à des maladies et à des troubles médicaux par des bactéries. Les endotoxines et les exotoxines sont deux catégories de toxines qui mènent à diverses infections et maladies, et elles sont différentes selon leur nature chimique.
Les endotoxines sont des toxines bactériennes constituées de lipides (lipopolysaccharides) et les exotoxines sont constituées de protéines.
Qu’est-ce que les endotoxines ?
Les endotoxines sont des toxines lipopolysaccharides libérées par les bactéries à Gram négatif. Les endotoxines sont liées aux cellules et ne sont produites que lorsque la cellule lyse. Les endotoxines sont présentes dans la gaine externe de la paroi cellulaire, les bactéries.
Les endotoxines sont également appelées lipopolysaccharides et sont présentes dans E. coli (escherichia coli), Shigelle, Salmonelle, Pseudomonas, Haemophilus influenza, Neisseria et Vibrio cholerae (choléra). Les endotoxines sont habituellement sécrétées par des bactéries en développement sous l’action d’antibiotiques spécifiques ou sous l’action de la digestion phagocytaire.
Les endotoxines sont moins puissantes et peu actives sur leur substrat. Ils présentent une stabilité à la chaleur. La paroi extérieure des bactéries est impénétrable aux molécules plus grosses et aux molécules qui ne peuvent pas se dissoudre dans l’eau et se protéger de l’environnement extérieur.
Ces toxines font partie de cette activité de sauvegarde. Elles ont une fonction de collage sur un hôte pendant la colonisation. De plus, les endotoxines présentent une faible antigénicité.
Qu’est-ce que les exotoxines ?
Les exotoxines sont des toxines qui sont libérées extra-cellulairement avec le développement de l’organisme. Les exotoxines sont des toxines contagieuses qui se propagent du foyer de l’infection à d’autres parties du corps et causent des dommages. Ce sont des protéines solubles qui agissent comme des enzymes. Une exotoxine a la capacité de causer des dommages à l’hôte en détruisant les cellules ou en interférant avec le métabolisme cellulaire normal. Les exotoxines sont très puissantes et peuvent causer des dommages extrêmes à l’hôte. Les exotoxines sont excrétées par leur croissance rapide ou pendant leur lyse cellulaire. Les bactéries à Gram positif et à Gram négatif produisent toutes deux des exotoxines.
Les exotoxines sont plus toxiques que les endotoxines et se distinguent de certaines souches de bactéries. Les exotoxines ne causent que des maladies spécifiques à cette contamination. Par exemple, Clostridium tetani forme une toxine tétanique.
Catégorisation des exotoxines
Il existe 3 grandes catégories d’exotoxines : entérotoxines, neurotoxines et cytotoxines. Ces types indiquent l’emplacement de l’activité.
- Une activité entérotoxémique peut être observée sur le tractus gastro-intestinal.
- Les neurotoxines montrent leurs fonctions sur les neurones.
- Les cytotoxines détruisent le fonctionnement de la cellule hôte.
Certains des troubles de santé causés par les exotoxines comprennent le choléra, le tétanos et la diphtérie. L’antigénicité des exotoxines est assez élevée. Les exotoxines déclenchent le système immunitaire et sécrètent des antitoxines pour annuler la toxine.
Différence entre les endotoxines et les exotoxines
Figure 1. Structure des endotoxines et des exotoxines (Aryal, 2015)
Nature chimique des endotoxines et des exotoxines
Les endotoxines sont également connues sous le nom de lipopolysaccharides, bactéries à Gram négatif. Les endotoxines se composent de 2 composants possédant des caractéristiques physiques et chimiques différentes : un hétéro-polysaccharide et un lipide fixé par covalence, appelé lipide A.
Les exotoxines sont des toxines sécrétées par des bactéries et la composition chimique est composée de protéines.
Enzymes dans les endotoxines et les exotoxines
Les enzymes présentes dans les endotoxines sont: Catalase, Fibrolysine, IgA / IgG protéases.
Les enzymes présentes dans les exotoxines sont: Hyaluronidase, Collagénase, certaines protéases, Nuclease, Neuraminidase, Certaines protéases, Phospholipase A
Source d’endotoxines et d’exotoxines
Les endotoxines sont sécrétées par la membrane cellulaire à Gram négatif, les bactéries seulement après lyse des cellules. Les endotoxines font partie intégrante de la paroi cellulaire.
Les exotoxines sont sécrétées par certaines bactéries à Gram positif et Gram négatif-.
Où se trouvent les endotoxines et les exotoxines ?
Les endotoxines sont présentes à l’intérieur de la membrane cellulaire et ne se libère qu’après lyse de la paroi cellulaire.
Les exotoxines sont sécrétées à l’extérieur de la cellule à la fois par les bactéries à Gram positif et à Gram négatif.
Mode d’action des endotoxines et des exotoxines
Les endotoxines comprennent le TNF et Interlukin-.
Les exotoxines ont des modes d’action variés.
Stabilité à la chaleur des endotoxines et des exotoxines
Les endotoxines sont tolérantes à la chaleur sèche et relativement stables à 250°C pendant 30 à 60 minutes.
Les exotoxines peuvent être détruites à une température de 600°C à 800°C. Elles sont instables sauf l’entérotoxine staphylococcique.
Tests de détection
L’endotoxine peut être détectée par le test du lysat de Limulus.
La détection de l’exotoxine se fait par précipitations, méthodes ELISA, neutralisation.
Immunogénicité
Les endotoxines montrent une faible immunogénicité. Les endotoxines ne produisent pas d’antitoxines.
Les exotoxines sont extrêmement immunogènes. Elles déclenchent la réactivité humorale (les anticorps ciblent les toxines). En stimulant le système immunitaire, les exotoxines sécrètent des antitoxines pour neutraliser la toxine.
Les cellules somatiques ont des anticorps à la surface des cellules qui ciblent les exotoxines et s’y lient, empêchant ainsi l’invasion des cellules somatiques. La liaison de l’exotoxine et de l’anticorps forme une interaction antigène-anticorps et les exotoxines sont ciblées pour destruction par le système immunitaire. Si cette interaction ne se produit pas, les exotoxines se lient aux récepteurs d’exotoxines qui se trouvent à la surface de la cellule et causent la mort de la cellule hôte en inhibant la synthèse des protéines. Cette figure montre également que l’application de chaleur ou de produits chimiques aux exotoxines peut entraîner la désactivation des exotoxines. Les exotoxines désactivées sont appelées toxoïdes et ne sont pas nocives pour les cellules .somatiques.
Potentiel toxique/vaccins
Les toxoïdes ne peuvent pas être fabriqués et il n’y a pas de vaccins disponibles pour les endotoxines.
Les toxoïdes peuvent être fabriqués en traitant avec du formaldéhyde, mais les toxines traitées sont immunogènes. Les toxoïdes peuvent être utilisés comme vaccins contre les exotoxines.
Relation avec les micro-organismes
L’endotoxine est située dans le LPS de la gaine externe de la paroi cellulaire et sécrété avec atteinte de la cellule ou au moment de la multiplication cellulaire.
L’exotoxine est un produit métabolique de la cellule en développement.
Maladies
Les endotoxines provoquent des infections des voies urinaires, fièvre typhoïde, méningite à méningocoques, maladie coronarienne, entérocolite nécrosante néonatale, maladie de Crohn et colite ulcéreuse, fibrose kystique, méningococcie, septicémie par Gram négatif, choc hémorragique.
Les exotoxines causent la gangrène gazeuse, fièvre scarlatine, diphtérie, botulisme, tétanos, diarrhée associée aux antibiotiques, syndrome échaudé de la peau.
Je suis de formation scientifique, j'ai fait des études de biologie et mes recherches se sont penchées sur notamment la zoologie. Parallèlement à ce cursus, j'ai entamé des études de mathématiques et j'affectionne particulièrement les statistiques et les probabilités.
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