Propriétés et détection de la neurotoxine botulique
Les clostridies produisent plus de types de toxines protéiques que tout autre genre de micro-organismes. La caractéristique exceptionnelle de Clostridium botulinum est sa capacité à synthétiser une neurotoxine d’une puissance extraordinaire. Les BoNT constituent une famille de toxines pharmacologiquement similaires qui se lient aux synapses cholinergiques périphériques et bloquent l’exocytose de l’acétylcholine aux jonctions neuromusculaires. Les BoNT sont produites dans les aliments, dans l’intestin et dans les cultures sous forme de complexes de toxines progénitrices qui consistent en une neurotoxine botulinique associée à des protéines non toxiques. Il a été démontré que les composants non toxiques des complexes confèrent une stabilité à la neurotoxine et empêchent son inactivation par les enzymes digestives dans l’intestin.
Le diagnostic du botulisme est généralement réalisé par l’évaluation des symptômes cliniques chez les patients, et pour les épidémies d’origine alimentaire, sur le regroupement des cas impliquant un groupe de personnes ayant consommé un aliment commun. Dans la plupart des enquêtes sur le botulisme, l’objectif principal est de détecter la présence de BoNT car les spores de C. botulinum sont répandues dans l’environnement et contaminent de nombreux aliments. La détection de BoNT dans le sang, le contenu gastrique et les aliments permet de confirmer le botulisme. L’isolement de C. botulinum dans un aliment suspect, dans les fèces de nourrissons présentant des symptômes de botulisme ou dans des plaies fournit des preuves à l’appui du diagnostic de botulisme. Cependant, il n’apporte pas de confirmation dans la plupart des cas puisque des spores sont retrouvées dans les aliments et occasionnellement dans les selles d’adultes en bonne santé.
La détection de la toxine botulique se fait de préférence par un test biologique de la toxine extraite d’un aliment ou d’un échantillon clinique. L’extrait est injecté par voie intrapéritonéale à des souris et les animaux sont observés périodiquement pour détecter les signes typiques du botulisme pendant une période pouvant aller jusqu’à quatre jours. En fonction de la quantité de BoNT présente, les symptômes du botulisme sont généralement observés dans les 4 à 24 heures. Les symptômes caractéristiques comprennent une diminution de la mobilité des animaux, une éruption du pelage, une difficulté à respirer, une contraction des muscles abdominaux donnant la morphologie d’une « guêpe », suivie de convulsions et de la mort. Les animaux présentant ces signes meurent généralement dans les 24 à 48 heures. Les animaux qui meurent avant 2 heures ou après 48 heures doivent être considérés comme ayant succombé à des substances autres que la BoNT. La mort due à la BoNT est confirmée par la neutralisation avec des antitoxines spécifiques du sérotype.
Des complications sont souvent rencontrées dans le test biologique sur souris de la BoNT à partir de spécimens cliniques et de certains aliments. En particulier, les décès causés par des substances non-botuliques interférentes sont fréquents. Ces décès non spécifiques peuvent généralement être évités en diluant la substance létale interférente jusqu’à un point final où la mort est causée par la BoNT plus puissante. Parfois, plus d’un sérotype de BoNT peut être présent dans un échantillon à analyser, et la confirmation nécessitera une neutralisation par un mélange d’antitoxines. Avec les aliments ou les spécimens cliniques, les décès non-botuliniques peuvent se produire par infection ou par la présence d’endotoxines. Les agents infectieux peuvent être éliminés par filtration sur membrane ou par addition d’antibiotiques à l’extrait testé. Les extraits contenant des endotoxines peuvent généralement être dilués jusqu’à un point final approprié, ou les endotoxines peuvent être éliminées par adsorption. Avec les extraits de souches non protéolytiques de C. botulinum (groupe II), la toxicité est accrue par l’activation par une protéase telle que la trypsine. Dans certains aliments, la trypsine peut générer des peptides toxiques et, par conséquent, la réaction doit être interrompue par l’ajout d’un inhibiteur de trypsine de soja après 30-60 min.
Le C. botulinum viable peut être isolé des aliments par enrichissement dans un milieu de croissance approprié tel que le bouillon de viande cuite-glucose ou des milieux contenant des peptones, un extrait de levure et du glucose. C. botulinum a des besoins complexes en nutriments et nécessite un milieu riche pour sa croissance. Pour l’isolement, il est souvent utile de chauffer une partie de l’aliment ou de l’échantillon clinique à 80° ou 60°C pour sélectionner les spores de C. botulinum des groupes I et II, respectivement. Parfois, de l’éthanol à 50 % est utilisé pour inactiver les cellules végétatives dans les échantillons alimentaires analysés pour le groupe II de C. botulinum. Après enrichissement, la présence de BoNT est testée par un bio-essai sur souris comme décrit précédemment. Des géloses d’isolement sélectif contenant des antibiotiques dont la cyclosérine, le sulfaméthoxazole et le triméthoprime, ont été utilisées pour l’isolement de C. botulinum de groupe I à partir d’échantillons cliniques.
Une variété de méthodes immunologiques a été développée pour la détection des BoNT mais la plupart ne sont pas aussi sensibles que le bio-essai sur souris et elles ont également l’inconvénient potentiel de détecter des BoNT biologiquement inactifs. Plusieurs progrès dans les tests immuno-enzymatiques (ELISA) ont été réalisés pour atténuer ces inconvénients et il est probable que l’ELISA sera utilisé pour compléter, mais pas pour remplacer, le bio-essai sur souris.