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Chapitre 8
Diagnostic microbiologique d'une infection intraoculaire

1. Diagnostic des infections intraoculaires virales

A.-S. L'Honneur

Introduction
Dans les pays occidentaux, la prévalence des uvéites est estimée à 38 714 cas pour 100000 et leur incidence, évaluée à 17–52 cas pour 100000 par an [1]. La distribution des uvéites infectieuses selon le site anatomique et leurs principales étiologies est décrite dans le tableau 8-1
Tableau 8-1
Distribution des uvéites infectieuses selon le site anatomique et leurs principales étiologies (d'après [1, 2]).
Uvéite antérieure
Proportion parmi l'ensemble des uvéites (%)61–92
Origine infectieuse (%)38
Herpèsvirus31
Tuberculose4,9
Infections bactériennes (Lyme, rickettsioses)2,3
Uvéite intermédiaire
Proportion parmi l'ensemble des uvéites (%)8–22
Origine infectieuse (%)11
Lyme2,9
Tuberculose1,4
Rickettsiose1,4
Autres5
Uvéite postérieure
Proportion parmi l'ensemble des uvéites (%)5–21
Origine infectieuse (%)46
Rétinochoroïdite toxoplasmique39
Syphilis3
Autres infections bactériennes (maladie de Whipple)3
Tuberculose0,5
Panuvéite
Proportion parmi l'ensemble des uvéites (%)1–7
Origine infectieuse (%)24
Rétinochoroïdite toxoplasmique9,9
Tuberculose6,8
Nécrose rétinienne aiguë4,3
Infection bactérienne2,8
.
La présentation clinique ophtalmologique d'une uvéite supposée virale guide les hypothèses diagnostiques. L'utilisation de différentes techniques en virologie, adaptées à ces hypothèses, permet d'en établir le diagnostic étiologique. Le diagnostic d'une infection virale repose sur des arguments directs (mise en évidence de l'agent infectieux et/ou de ses composants) et indirects (réponse immunitaire humorale vis-à-vis de l'agent infectieux par des sérologies spécifiques).
Intérêt du diagnostic direct
L'examen de référence du diagnostic direct en virologie a longtemps été l'isolement en culture du virus à partir d'un échantillon du compartiment biologique où siège l'infection. Seule cette technique témoigne du pouvoir infectieux du virus. En raison de sa moindre sensibilité, elle a été supplantée par les techniques de biologie moléculaire.
Détection des génomes viraux
Les techniques de réaction de polymérisation en chaîne (PCR) en temps réel permettent de détecter avec une sensibilité élevée les génomes viraux présents dans un échantillon biologique et de les quantifier [ 3]. En cas de suspicion d'atteinte virale, le diagnostic étiologique des uvéites et de certaines kératites non superficielles sévères nécessite la réalisation en première intention d'une ponction de chambre antérieure (PCA), de façon préférentielle avant l'instauration de tout traitement [ 3 , 4]. En deuxième intention, une vitrectomie peut être effectuée dans certains cas d'uvéites sévères pour lesquels l'analyse de la PCA s'est révélée non contributive et si une atteinte virale est fortement suspectée.
L'humeur aqueuse et le vitré n'hébergent pas les herpèsvirus (HSV-1 , HSV-2 , virus de la varicelle et du zona [VZV] , cytomégalovirus [CMV]) sous leur forme latente. Si le prélèvement oculaire n'est pas contaminé par du sang contenant le virus, la détection de génome viral dans ces prélèvements témoigne d'une réplication virale oculaire, donc d'une infection productive. En revanche, au cours du suivi évolutif des patients sous traitement, la détection prolongée du génome viral ne présume pas de la persistance du caractère infectieux du virus. La sensibilité de la méthode de PCR dépend, entre autres, du volume de liquide biologique analysé. Or, les volumes d'humeur aqueuse disponibles sont faibles (souvent < 50 μl). Ainsi, même si la sensibilité extrême de la PCR permet de déceler au mieux 5 à 10 copies de génome viral, la charge virale initiale dans l'échantillon doit être au moins supérieure à 250 à 500 copies/ml pour être décelée. Or, la quantité minimale de chacun des herpèsvirus nécessaire pour déclencher une poussée inflammatoire n'est pas connue. Cette limite de sensibilité explique probablement un certain nombre de résultats négatifs dans des contextes cliniques très évocateurs d'uvéite liée aux herpèsvirus. L'analyse de PCA successives permet d'augmenter la sensibilité diagnostique [5 , 6].
En l'absence d'argument virologique pour les agents les plus fréquemment responsables d'uvéites, les approches de séquençage métagénomique en cours de développement pourraient se révéler d'un grand intérêt en deuxième intention. En effet, ces techniques permettent une détection « sans a priori» de l'ensemble des génomes d'agents pathogènes à partir d'un faible volume d'échantillon [6].
Suivi thérapeutique et analyse de la sensibilité des herpèsvirus aux antiviraux
Lorsque le diagnostic d'uvéite à herpèsvirus a été posé, la quantification de la charge virale intraoculaire permet de suivre l'efficacité du traitement antiviral [6]. L'acide désoxyribonucléique (ADN) viral peut persister dans l'humeur aqueuse pendant plusieurs semaines au décours d'une nécrose rétinienne à VZV ou HSV [7]. Une absence d'amélioration clinique sous traitement antiviral doit faire évoquer soit un mauvais accès de la molécule au compartiment biologique, soit une résistance virologique. La réalisation d'une recherche de résistance génotypique aux herpèsvirus peut ainsi être discutée devant l'absence d'amélioration clinique après un traitement bien conduit, d'autant plus qu'il existe un contexte d'immunosuppression ou la notion de traitements prophylactiques antérieurs.
Les mutations les plus fréquemment associées à la résistance phénotypique des herpèsvirus (HSV, VZV, CMV) ont été cartographiées. Elles siègent dans les gènes codant les enzymes cibles des traitements antiviraux : le gène de la thymidine kinase (HSV et VZV) ou de la protéine à activité phosphotransférase UL97 (CMV); et le gène de l'ADN polymérase . Dans quelques centres spécialisés, la séquence de ces gènes cibles peut être obtenue à partir de l'ADN extrait d'un prélèvement oculaire. Si une mutation non encore décrite est mise en évidence, il n'est pas possible de différencier polymorphisme et mutation conférant la résistance sans réaliser des tests biologiques phénotypiques qui sortent du cadre de l'activité du laboratoire de diagnostic. Les nouvelles techniques de séquençage haut débit en cours d'expansion seront d'un grand apport pour détecter à haute sensibilité d'éventuels variants minoritaires résistants risquant d'émerger sous traitement.
Intérêt du diagnostic indirect
Dosage des anticorps sériques
Les infections par les herpèsvirus, qui sont responsables de la majorité des uvéites virales en France, sont très répandues dans la population générale : près de la moitié des adultes en France ont des anticorps sériques dirigés contre le CMV , les deux tiers contre HSV-1 , plus de 90 % contre VZV . Les complications oculaires surviennent souvent à distance de la primo-infection; l'intérêt du dosage des anticorps sériques est donc limité. Cependant, le résultat négatif d'un test sérologique permet d'éliminer de façon certaine l'étiologie présumée virale d'une uvéite [8]. Il est donc pertinent de contrôler ces sérologies au moins une fois dans l'histoire d'un patient atteint d'uvéite présumée virale.
Dosage des anticorps dans l'humeur aqueuse
Ce dosage est décrit depuis les années 1950 [9]. Au décours des uvéites virales, une production d'anticorps spécifiquement dirigés contre le virus causal est observée dans l'humeur aqueuse. Pour démontrer cette synthèse intraoculaire (SIO) spécifique , il est nécessaire de comparer les taux d'anticorps dirigés contre un virus dans l'humeur aqueuse aux taux sériques. Pour éviter toute erreur d'interprétation due à l'inflammation qui peut entraîner un transsudat protéique dans les liquides intraoculaires, le dosage du taux d'immunoglobulines G (IgG) totales est utile. Le coefficient de Goldmann-Witmer s'obtient en établissant le rapport des ratios d'IgG spécifiques d'un virus de l'humeur aqueuse/sérum et d'IgG totales de l'humeur aqueuse/sérum. Un coefficient supérieur à 3 est considéré comme spécifique [9]. Il est également possible de comparer les ratios d'IgG spécifiques dirigés contre différents agents pathogènes dans l'humeur aqueuse et le sérum (coefficient de Goldmann-Witmer « modifié») [10]. Une SIO spécifique est alors démontrée si le ratio humeur aqueuse/sérum des IgG spécifiques d'un virus est plus de 4 fois supérieur au ratio des autres IgG testées [11].
Pour le diagnostic étiologique des rétinites virales, les charges virales dans l'humeur aqueuse étant souvent massives, la recherche de SIO spécifique a été remplacée par les techniques de PCR en raison de leur plus grande simplicité de réalisation et d'interprétation. Dans les uvéites antérieures virales, la combinaison de la PCR et de la recherche de SIO spécifique permet d'augmenter la sensibilité diagnostique, surtout chez le patient immunocompétent [5 , 6].
Après la phase aiguë de l'uvéite virale, la positivité de la recherche de SIO est détectée de façon plus prolongée que celle de la PCR [ 12]. Cette recherche de SIO spécifique est par conséquent particulièrement utile pour le diagnostic retardé de quelques semaines après un épisode d'uvéite antérieure aiguë ou dans le contexte d'uvéite chronique [ 13]. Elle est ainsi fortement contributive dans l'uvéite hétérochromique de Fuchs (UHF) où le génome viral de la rubéole est rarement détecté [ 14]. Elle peut également se révéler utile pour le diagnostic étiologique d'uvéites antérieures ainsi que de kératites stromales et endothéliales à herpèsvirus, dans lesquelles les charges virales sont souvent faibles et le génome viral non détecté par manque de sensibilité de la PCR (voir plus haut).
Conclusion
Le diagnostic biologique d'une infection intraoculaire virale repose majoritairement sur la PCR. La recherche de résistance génotypique des herpèsvirus est à discuter en l'absence d'amélioration après un traitement bien conduit, surtout en cas d'immunodépression ou de traitements anti-herpétiques antérieurs. La recherche d'une synthèse intraoculaire (SIO) spécifique d'IgG spécifiques est indiquée dans le diagnostic étiologique de l'uvéite hétérochromique de Fuchs (UHF) et de certaines uvéites antérieures à herpèsvirus chez le patient immunocompétent.
2. Diagnostic microbiologique des uvéites bactériennes

A. Cases, M. Drancourt

Introduction
Le diagnostic microbiologique des uvéites bactériennes repose sur la détection directe du pathogène bactérien dans un prélèvement endo-oculaire obtenu par ponction de la chambre antérieure ou par vitrectomie ; ainsi que sur la sérologie qui détecte non pas directement le pathogène bactérien, mais plutôt les anticorps spécifiquement dirigés contre le pathogène bactérien dont la concentration peut être mesurée dans le sérum, exceptionnellement dans le prélèvement endo-oculaire dans le cadre des uvéites bactériennes.
Les prélèvements, médicalement indiqués et réalisés par le praticien ophtalmologiste, peuvent l'être dans le cadre d'un kit uvéite qui permet de systématiser les recherches microbiologiques au laboratoire dans une approche syndromique des uvéites, médicalement avantageuse pour le patient, le praticien et le biologiste [ 15]. Le kit uvéite comporte deux tubes secs gélosés permettant le recueil de sang total par ponction veineuse (le sang total donnera du sérum utilisé pour les tests de sérologie), un tube sec stérile contenant de l'ARN stabilisateur pour le recueil du prélèvement endo-oculaire, une paire de gants stériles ainsi que les bons de laboratoire spécifiant la nature des analyses microbiologiques.
Ainsi, les prélèvements recueillis dans le kit uvéite sont destinés au diagnostic direct par détection moléculaire et indirect par sérologie des pathogènes connus par ailleurs dans la littérature internationale comme étant responsables d'infection endo-oculaire.
Diagnostic direct
Le diagnostic direct repose essentiellement sur la détection de fragments ADN spécifiques de pathogènes, dans une modalité technique particulière appelée real-time PCR (RT-PCR) équivalant à quantitative PCR (qPCR), correspondant à l'accrochage d'une sonde fluorescente complémentaire du fragment ADN amplifié du pathogène jusqu'à une valeur seuil de détection. Cette modalité technique raccourcit le délai de détection entre 30 et 60 minutes et donne une approche quantitative de la charge bactérienne au travers de la valeur cycle threshold (Ct) qui est inversement proportionnelle à la charge bactérienne (plus le Ct est bas, plus la charge bactérienne est élevée dans le prélèvement).
En plus des détections bactériennes systématisées dans le kit, certaines peuvent être complétées en fonction des circonstances de survenue de l'uvéite qui peuvent être associées à des expositions microbiennes plus spécifiques, en particulier les uvéites traumatiques qui imposent la recherche de Propionibacterium acnes , Staphylococcus aureus , Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Actinomycetes spp. (et champignons) par isolement par culture sur milieux gélosés et bouillons de culture appropriés, détection du gène 16S ARNr (bactéries) ou 18S ARNr (champignons) par PCR et les techniques qui en dérivent. Il faut noter que le rendement diagnostique de ces approches est médiocre sur prélèvement par ponction de chambre antérieure, un peu plus élevé sur prélèvement par vitrectomie, probablement du fait que le volume de prélèvement augure de la quantité (inoculum) de bactéries (champignons) à détecter, mesurée par la sensibilité des tests PCR, limitée. Une uvéite postopératoire impose en plus, la recherche de Tropheryma whipplei par les moyens appropriés [16] (voir chapitre 62 ).
Une modalité novatrice de diagnostic direct, que l'on peut appeler « métagénomique directe», est de séquencer directement la totalité de l'ADN contenu dans l'échantillon endo-oculaire (ADN humain du patient et ADN de la bactérie pathogène) et d'analyser les séquences obtenues contre des bases de données pour détecter, identifier et caractériser (génotypage, profil de sensibilité aux antibiotiques, autres informations génétiques) la bactérie pathogène. Cette approche prospective nécessite encore des mises au point techniques (expérimentales et bio-informatiques) avant de permettre son utilisation en routine, par exemple en complément des techniques PCR citées ci-dessus. Une modalité dégradée de métagénomique est la détection exclusive des bactéries par le séquençage du gène 16S ARNr [17 , 18]. La détection microscopique de la bactérie pathogène est possible et spécifiée par l'immunodétection [19].
Diagnostic indirect
Le diagnostic indirect sérologique, utile en première ligne pour les bactéries de diagnostic direct plus difficile, telles que les bactéries intracellulaires ( Bartonella spp., Rickettsia spp., Coxiella burnetii , Treponema pallidum , Francisella tularensis ), est réalisé par la méthode ELISA – qui n'est pas quantitative (résultat positif, négatif ou indéterminé en fonction d'une valeur de densité optique qui n'est pas proportionnelle à la concentration d'anticorps) – et par la méthode d'immunofluorescence indirecte – qui est semi-quantitative (résultat en titre semi-proportionnel à la concentration des anticorps spécifiques) et qui est la méthode de référence pour la plupart de ces bactéries intracellulaires.
Ces résultats de sérologie de première ligne peuvent être confirmés et complétés par la méthode sérologique Western blot , qui détaille la réponse anticorps contre les différents antigènes de la bactérie pathogène, et qui est plus spécifique (élimination des réactions sérologiques croisées) et parfois plus sensible que les deux méthodes sérologiques de première ligne.
Un intérêt particulier du diagnostic sérologique indirect par rapport au diagnostic direct est celui des uvéites survenant dans le cours d'un infection aiguë du fait d'une réponse inflammatoire dans l'œil, sans présence directe de la bactérie pathogène. L'exemple le plus caricatural est celui de la fièvre Q causée par Coxiella burnetii au cours de laquelle la bactérie C. burnetii n'est jamais détectée dans le prélèvement endo-oculaire (ni dans le prélèvement de liquide céphalorachidien en cas d'encéphalite à C. burnetii ) [20]. C'est probablement aussi la situation des uvéites au cours de la tularémie , exceptionnelles car peu recherchées [21].
Données issues d'une étude rétrospective
L'étude rétrospective des données microbiologiques de 3678 kits – après exclusion des données des patients qui avaient exprimé, conformément à l'article L. 1122-1-1 du Code de la santé publique, leur opposition à l'utilisation de leurs données anonymisées, ainsi que des doublons dont la copie n'apportait aucune information supplémentaire – a permis d'analyser valablement 1285 kits prélevés chez 1252 patients. Dans 29 % des cas, un agent microbien était détecté, tandis que chez 71 % des patients, aucun pathogène n'était détecté. Les pathogènes identifiés chez les patients atteints d'uvéite infectieuse étaient des bactéries dans 226 cas (65 % des cas), des virus dans 92 cas (26 % des cas) et des eucaryotes champignons et parasites dans 30 cas (8,6 % des cas). Les pathogènes les plus fréquemment identifiés étaient les herpèsvirus (26 %), Bartonella spp. (8,9 %), Borrelia spp. (8,9 %), Treponema spp. (7,1 %) et Staphylococcus spp. (7,7 %). Les pathogènes moins fréquemment diagnostiqués comprenaient Bacillus spp. (1,5 %), C. burnetii (4,1 %), Chlamydia spp. (4,1 %), Rickettsia spp. (4,4 %), Toxoplasma spp. (2,4 %), Pseudomonas spp. (1,5 %), Streptococcus spp. (3,3 %), Candida spp. (3,6 %), Leptospira spp. (1,8 %) et Tropheryma whipplei (4,7 %).
Cela signifie qu'un peu plus d'un sixième des agents microbiens identifiés dans l'étude étaient des bactéries intracellulaires. Ce taux est relativement élevé et suggère que les bactéries intracellulaires peuvent jouer un rôle important dans le développement de l'uvéite infectieuse. Par conséquent, il est important de considérer la possibilité d'une infection bactérienne intracellulaire lors de l'évaluation des patients présentant des symptômes d'uvéite infectieuse.
Conclusion
Le diagnostic étiologique d'une uvéite bactérienne permet d'optimiser la prise en charge médicale du patient, bien entendu en donnant des informations directes ou bibliographiques sur les modalités du traitement antibiotique; mais aussi en indiquant parfois des explorations médicales complémentaires pour caractériser la porte d'entrée (rechercher systématiquement une endocardite streptococcique en cas d'uvéite streptococcique, y compris Streptococcus pneumoniae ), ou l'exposition croisée à d'autres pathogènes (pathogènes à transmission sexuelle en cas de diagnostic d'uvéite à Treponema pallidum , syphilis).
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