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Diagnostic au laboratoire des méningites

 

PLAN

 

L'analyse du LCR est une urgence

La méningite reste toujours une maladie d’actualité. Le caractère foudroyant de cette maladie fait que le taux de mortalité ne diminue pas et pourtant la presque totalité des germes responsables de méningites purulentes sont très sensibles aux « nouveaux antibiotiques ».

Pour réduire ce taux de mortalité, il faut accélérer le diagnostic et la prise en charge thérapeutique des méningites.

C’est pourquoi, l’examen d’un LCR au laboratoire est un examen urgent.

 

Prélèvement et transport du LCRponction lombaire

Le LCR est prélevé, idéalement avant toute antibiothérapie, par ponction lombaire, après une asepsie rigoureuse de la peau, entre les vertèbres lombaires L3-L4 ou L4-L5 (Fig.9)

Il est recueilli dans un minimum de 3 tubes stériles numérotés 1, 2 et 3.
Le volume total doit être compris entre 2 à 5 mL (prévoir 1 à 2 mL supplémentaire en cas de recherche complémentaire comme celle des mycobactéries)

  • tube 1 : analyse biochimique ;
  • tube 2 : analyse cytologique ;
  • tube 3 : mise en culture.

 

 

Comme cette analyse est urgente mais aussi parce que certaines bactéries comme le méningocoque sont très fragiles, le transport du LCR au laboratoire doit se faire rapidement (moins de 30 minutes), en évitant tout refroidissement.

Un minimum de renseignements doit être transmis au laboratoire :

  • traitement antibiotique en cours ;
  • l’âge ;
  • le statut immunitaire et le type d’immunodépression ;
  • le contexte clinique et épidémiologique : convulsion, purpura, cas dans l’entourage, actes de neurochirurgie ou de chirurgie ORL…

Remarque : une hémoculture est généralement réalisée en parallèle.

 

Étapes de l’examen du LCR

 

Examen macroscopique

Étant donné l’urgence du diagnostic de la méningite, cet examen macroscopique est capital. En effet, l’observation d’un LCR trouble suffit pour diagnostiquer une méningite.

Le LCR peut se présenter sous les aspects suivants :

LCR troubles

Un liquide trouble est toujours pathologique et signe, dans la plupart des cas, une méningite d’étiologie bactérienne et d’évolution aiguë. Son observation par le médecin (qui pratique la ponction) est donc très importante car elle implique l’instauration immédiate d’un traitement antibiotique probabiliste sans attendre les résultats de l‘antibiogramme. Dans le cas de méningites communautaires, un traitement anti-inflammatoire avec des corticoïdes l’accompagne afin de réduire les risques de mortalité et la fréquence des séquelles auditives et neuromotrices.

LCR clairs

Ils sont habituellement décrits comme « eau de roche ».
Lorsque le LCR est clair, il existe 2 possibilités :

  • soit il est normal
  • soit c’est une méningite à liquide clair ; les agents étiologiques sont très variés :
  • méningite à Listeria monocytogenes ;
  • méningite tuberculeuse (le plus souvent Mycobacterium tuberculosis = bacille de Koch ou BK) ;
  • méningite bactérienne décapitée par un traitement antibiotique ;
  • méningite virale ;
  • méningite à Cryptococcus neoformans ;
  • méningite syphilitique ;
  • la leptospirose ;
  • la maladie de Lyme : elle survient quelques semaines ou quelques mois après une piqûre infestante de tiques (inoculant Borrelia burgdorferi).

Remarque : le LCR est clair lors de méningites non infectieuses comme les méningites néoplasiques et les méningites médicamenteuses.

LCR jaune citrin = xanthochromiques

La coloration jaune du liquide céphalo-rachidien est due à la transformation de l’hémoglobine en pigments hématogènes au cours d’une hémorragie méningée.

LCR hémorragiques

Deux causes sont possibles :

  • une hémorragie méningée accompagnant ou pas une méningite bactérienne ;
  • une rupture d’un vaisseau au cours du prélèvement.

Pour distinguer ces deux possibilités, on peut :

  • prélever le LCR dans 3 tubes différents : seul le premier tube (voire le second) est sanglant dans le cas de la rupture d’un vaisseau au cours du prélèvement
  • centrifuger le LCR : le surnageant est xanthochromique dans le cas d’une hémorragie méningée.

Enfin la cytologie et l’analyse biochimique du LCR permettent de distinguer une hémorragie méningée compliquant une méningite bactérienne, d’une hémorragie méningée sans méningite mais, afin d’éviter toute erreur de diagnostic, le LCR est mis en culture.

 

Mise en culture

Milieux ensemencés systématiquement, quel que soit l’aspect du LCR et sa concentration en leucocytes

On ensemence des milieux permettant la croissance des bactéries exigeantes responsables de méningites purulentes.

  • Le milieu polyvalent ensemencé est la gélose chocolat enrichie, elle est incubée à 35°C sous une atmosphère de 5 à 10% de CO2.
  • Une gélose au sang permettra de repérer plus facilement Streptococcus pneumoniae, elle est incubée à 35°C sous une atmosphère de 5 à 10% de CO2.
  • Un bouillon type cœur-cervelle permet de cultiver les bactéries en diluant les éventuels antibiotiques présents dans le LCR (l’idéal étant cependant un flacon d’hémoculture avec des produits adsorbants les antibiotiques), incubé à 35°C.

Si le volume de LCR est suffisant, une gélose BCP peut être ensemencée pour faciliter l’orientation de l’identification du germe.

Ces milieux sont préchauffés à 37°C car certains germes comme le méningocoque sont très sensibles au refroidissement.

La technique d’ensemencement peut tenir compte de la présence ou pas de germes à l'examen microscopique :

  • isolement classique après avoir déposé 1 goutte si l’examen microscopique est positif.
  • ensemencement par étalement avec un ensemenceur-râteau de 5 à 10 gouttes de liquide non centrifugé en cas d’examen microscopique négatif. L’étalement peut être fait à la pipette râteau.

Placer les milieux immédiatement à l’étuve.

Les milieux sont observés après 18h et 48h d’incubation à 35°C et laissés à l’étuve au moins 5 jours si absence de culture (au moins 15 jours si suspicion de Brucella).

Milieux ensemencés selon les circonstances

  • la gélose Sabouraud sans actidione incubée pendant 1 mois à 35°C si le sujet est immunodéprimé ;
  • des milieux pour mycobactéries si le LCR présente une prédominance de lymphocytes (ce milieu est ensemencé avec le culot de centrifugation) ;
  • un milieu pour bactéries anaérobies strictes (gélose Schaedler + vit K3 + sang de mouton) incubée à 37°C en anaérobiose dans le cas de méningites nosocomiales ;
  • le bouillon EMJH pour la recherche des leptospires, incubé à 30° durant 2 mois.
Compte-tenu de l’urgence de l’analyse, on peut reprocher à la culture sa lenteur mais elle reste une méthode très sensible et permet de réaliser l’antibiogramme de l’agent pathogène.
Elle peut être négative dans le cas de l’administration préalable, souvent justifiée, d’un traitement antibiotique à large spectre. On parle de méningite décapitée.

 

 

Examen cytologique

Numération des leucocytes (sur le LCR non centrifugé)

Elle n’est pas nécessaire pour les liquides troubles  car le trouble atteste d’un nombre de leucocytes supérieur à 200 par mm3.
Après agitation douce du LCR, la numération est réalisée en cellule de comptage.
Un LCR normal contient moins de 5 leucocytes par mm3 (10 à 30 mm3 chez le nouveau-né).
Lors de méningite à liquide clair, le nombre de leucocytes est supérieur à 100 /mm3.

 

Formule leucocytaire

Elle est établie après cytocentrifugation et coloration au May-Grunwald-Giemsa.
Si le laboratoire n’est pas équipé d’une cytocentrifugeuse, la coloration sera réalisée après avoir étalé une goutte du culot de centrifugation sur une lame comme pour un frottis sanguin.

cytocentrifugeuse
 
      cytocentrifugation     céphalo-rachidien
© Pascal Fraperie

Figure 10 : la cytocentrifugeuse
 

Dans le cas des liquides troubles, on observe une forte majorité de granulocytes (80 à 100%) sauf dans les méningites à Listeria pour lesquelles les 3 types de cytologies sont observées (prédominance de granulocytes, prédominance de lymphocytes, formule mixte).

Dans le cas des méningites à liquides clair, une prédominance de lymphocytes oriente vers une méningite tuberculeuse et une méningite virale.

Remarque : une formule présentant plus de 10% granulocytes éosinophiles dans le LCR s’observe lors d’helminthiases (Angiostrongylus cantonensis, Gnathostoma spinigerum,..), de leucémies ou à la suite de traitements médicamenteux.

 

Paramètres biochimiques utiles au diagnostic

Des analyses biochimiques du LCR et du sérum sont utiles pour orienter le diagnostic.

Examen biochimique du LCR

  • dosage du glucose (glycorachie) ;
  • dosage des protéines (protéinorachie) ;
  • dosage du lactate ;
  • dosage de l’interféron alpha.

Examen biochimique du sérum

  • dosage du glucose (glycémie)
  • dosage de la procalcitonine ;
  • dosage de la CRP

Rapport glycorachie/glycémie

La glycorachie doit toujours être exprimée en fonction de la glycémie. Une glycorachie normale est égale à 65% de la glycémie.
Une hypoglycorachie oriente vers une méningite bactérienne.
L’hypoglycorachie s’explique par la réduction du transfert du glucose à travers la barrière hémato-méningée, et la consommation de glucose par la réaction inflammatoire.

Ainsi, dans le cas de LCR clair, la glycorachie aide à distinguer les étiologies tuberculeuses et virales (elle est inférieure à 40% de la glycémie pour les méningites tuberculeuses et est supérieure à 50% de la glycémie lors de méningite virale). Ce critère à lui seul ne suffit pas car certaines méningites virales s’accompagnent d’une hypoglycorachie.

Elle permet aussi de suivre l’évolution d’une méningite : la glycorachie est le premier paramètre à se normaliser. Une persistance de l’hypoglycorachie est de mauvais pronostic.

Protéinorachie

Les valeurs normales de la protéinorachie sont comprises entre 0,10 et 0,45 g/L (la protéinorachie du nouveau-né et du nourrisson de moins de 2 mois est cependant plus élevée).
Une protéinorachie très élevée oriente vers une méningite bactérienne. Elle varie de 1 à 5 g/L lors de méningites purulentes.
La protéinorachie peut être légèrement augmentée lors de méningite virale, sans dépasser 1,5 g/L.
L’hyperprotéinorachie peut persister 2 à 3 semaines après le début du traitement.

Dosage du lactate dans le LCR

Le lactate est le témoin d’un métabolisme anaérobie. Pendant, un temps abandonné, une étude récente lui redonne de l’intérêt.
Il a en effet été constaté que lors de méningite bactérienne la concentration en lactate dans le LCR est toujours supérieure à 3,2 mmol/L.

Dosage de l’interféron alpha dans le LCR

L'interféron alpha, cytokine de l’immunité innée produite seulement en présence de virus, est utilisé comme marqueur précoce des méningoencéphalites virales.

Dosage de la procalcitonine et de la CRP dans le sérum

La procalcitonine est une protéine inflammatoire sécrétée par la thyroïde et dont la concentration sérique augmente très rapidement à la suite d’une agression bactérienne. Ce marqueur permet de distinguer rapidement les méningites virales des méningites bactériennes.
Au-delà d’un seuil de 0,5 ng/mL, la méningite est considérée bactérienne avec une sensibilité de 99% et une spécificité de 83%.


La CRP (protéine C réactive) est une protéine de l’inflammation sécrétée par le foie. Elle a été la première utilisée pour différencier les méningites bactériennes des méningites virales mais ce marqueur biologique est, à la fois, moins sensible et moins spécifique que la procalcitonine sérique. Valeur normale < 0,5 mg/L

 

Orientation cytologique et biochimique du diagnostic

En fonction des résultats des examens macroscopique, cytologique et biochimique du LCR, on distingue classiquement cinq grandes catégories : LCR normal, LCR purulent, LCR lymphocytaire, LCR « panaché » et LCR hémorragique sans méningite.

 

Tableau 3 : Orientation cytologique et biochimique du diagnostic

orientation aspect céphalo-rachidien
1 Panaché = granulocytes et lymphocytes en proportions proches.
2 Les méningites à entérovirus se traduisent par un LCR clair avec une majorité de granulocytes.
3 Autres étiologies de LCR lymphocytaire :

  • Cryptococcus neoformans avec glycorachie normale ou abaissée.
  • Brucellose, Maladie de Lyme, Leptospirose, Syphilis avec glycorachie normale

 

Étude de la flore microbienne

Observation après coloration de Gram

Elle est réalisée de préférence après cytocentrifugation ou à partir du culot de centrifugation du LCR.

Les germes étant rares dans un LCR, l’examen microscopique doit être patient et minutieux.

Dans 60 à 97% des cas l’examen direct est positif (c'est-à-dire que l’agent causal est observé au Gram). Comme les principales espèces bactériennes responsables de méningites se distinguent par leurs caractères microscopiques (Tableau 4), cet examen est très précieux pour orienter le diagnostic et surtout adapter l’antibiothérapie.

Par exemple, l’observation de bacilles à Gram positif doit être rapidement signalée car les céphalosporines de troisième génération, habituellement administrées en première intention pour traiter les méningites bactériennes, sont inefficaces sur les Listeria.

La densité des germes dans le LCR varie selon les espèces, c’est pourquoi la sensibilité de l’examen microscopique est meilleure pour S. pneumoniae et H. influenzae que pour N. meningitidis, L. monocytogenes ou M. tuberculosis.

Tableau 4 : orientation bactériologique en fonction de l’examen direct

orientation avec examen microscopique

Recherche des mycobactéries

Dans le cas de LCR clair ou légèrement trouble et en présence d’une prédominance de lymphocytes, il faut rechercher les mycobactéries.

L’examen direct du frottis coloré par la méthode de Ziehl, Kinyoun ou de Degommier (auramine) doit être très attentif car les mycobactéries sont toujours peu nombreuses dans le LCR. L’examen direct est exceptionnellement positif.

La mise en culture est systématique. Des milieux comme le milieu de Loewenstein-Jensen et/ou le milieu MGIT sont ensemencés avec le culot de centrifugation du LCR (décontamination inutile). Cf. chapitre sur les mycobactéries.

Recherche de Cryptococcus neoformans

Elle est justifiée chez les patients immunodéprimés. Un examen direct à l’encre de Chine permet de mettre en évidence cette levure capsulée.

cryptococcus neoformans
Fig. 11 : Cryptococcus neoformans à la coloration à l’encre de Chine
CC by Dr. Leanor Haley via Wikimedia Commons

 

Recherche des antigènes solubles

Les antigènes solubles ou exo-antigènes sont des antigènes bactériens de surface (capsule, couche externe de la paroi), de nature généralement osidique, qui se détachent de la bactérie et se trouvent libres dans les liquides biologiques. Leur mise en évidence par des méthodes immunologiques permet l’identification présomptive du germe.

Cette méthode présente de nombreux intérêts :

  • gain de temps dans l’identification de l’agent causal ;
  • identification présomptive de l’agent causal alors que les cultures sont restées négatives (par exemple si le sujet a été traité aux antibiotiques avant le prélèvement ou si les conditions de transport ou de culture n’ont pas été respectées) ;
  • elle permet de rectifier une orientation diagnostique face à un examen microscopique montrant des bactéries présentant une morphologie et/ou une coloration déroutantes.

Quels que soient les résultats, la mise en culture dans les milieux précédemment cités est indispensable.

Cette recherche manque cependant de sensibilité, en effet elle est rarement positive en cas d’examen microscopique négatif.

Deux méthodes sont principalement pratiquées :

  • l’agglutination de particules de latex sensibilisées ;
  • la recherche d’antigènes solubles de Streptococcus pneumoniae par immunochromatographie.

 

Agglutination de particules de latex sensibilisés

On utilise des particules de latex sensibilisées avec les anticorps spécifiques des antigènes solubles susceptibles d’être rencontrés dans un LCR.

Sont ainsi commercialisés :

  • un latex pneumococcique polyvalent ;
  • un latex Haemophilus influenzae b ;
  • un latex N. meningitidis sérotype A ;
  • un latex N. meningitidis sérotype B / E. coli K1 (communauté antigénique) ;
  • un latex N. meningitidis sérotype C ;
  • un latex N. meningitidis sérotype Y/W135 ;
  • un latex Streptococcus groupe B.

Le LCR est préalablement chauffé à 80°-100°C pendant 5 min, puis centrifugé 10 min à 2000 t/min. (la sensibilité peut être multipliée par 5 si l’échantillon est d’abord traité aux ultrasons).
Une goutte de surnageant est mélangée sur une lame de verre avec une goutte de chaque suspension de particules de latex. L’apparition, en moins de deux minutes, d’une agglutination dans l’un des réactifs permet de donner le résultat.
Un témoin positif permet de vérifier périodiquement l’activité des latex sensibilisés.

 

Recherche d’antigènes solubles de Streptococcus pneumoniae par immunochromatographie

Le test BinaxNOW®  S.pneumoniae permettant de rechercher le polyoside C de la paroi du pneumocoque présente beaucoup d’intérêt pour le diagnostic rapide des méningites à Streptococcus pneumoniae.
Sa sensibilité est de 95% et sa spécificité de 100%.
Cette méthode est plus sensible que l’agglutination de particules de latex sensibilisées.
binax pneumoniae
© Pascal Fraperie

 

Amplification génique

Il existe des tests ciblés sur un agent bactérien ou viral précis et d’autres qui détectent la présence de divers micro-organismes (PCR universelle).
Les techniques d’amplification génique se justifient chez des patients présentant manifestement une méningite purulente et pour lesquels :

  • les examens microscopiques sont négatifs ;
  • les examens microscopiques sont positifs et les cultures négatives.

Des kits existent pour la recherche spécifique de certains germes comme le méningocoque et le pneumocoque.
Si les premiers résultats orientent vers une méningite virale, des techniques d’amplification génique sont utilisées d’emblée pour identifier le virus en cause. En première intention sont pratiquées :

  • une RT-PCR Enterovirus (test GeneXpert®) car ce sont les virus les plus fréquents
  • une PCR HSV1 et 2 car le diagnostic de ces méningites est urgent.

Si ces premiers tests sont négatifs, des PCR multiplex permettent d’identifier plusieurs autres virus : VZV, CMV, EBV, HHV6, adénovirus.
A l’inverse de la RT PCR Enterovirus et de la PCR HV1 et 2, ces tests mettent en œuvre simultanément des sondes très variées et spécifiques des différents microorganismes recherchés.
Pour les germes à croissance lente comme les leptospires les techniques d’amplification géniques sont recommandées.

 

Identification après culture

Le tableau 5 présente trois combinaisons possibles de résultats.

Tableau 5 :

examen direct culture céphalo-rachidien

La démarche d’identification dépend des germes, par exemple :

Streptococcus pneumoniae :

  • Diplocoque à Gram positif, catalase négatif
  • Sensible à l’optochine

 

Haemophilus influenzae :

  • Petit bacille à Gram négatif, polymorphe, oxydase + (faible)
  • exigeant pour sa croissance les facteurs X et V
  • profil biochimique par exemple sur API NH® (bioMérieux) : les caractères ODC, uréase et idole servent à s’assurer que la souche est bien un Haemophilus influenzae et à déterminer son biotype
  • sérogroupage.

 

Neisseria meningitidis :

  • Diplocoques à Gram négatif, oxydase +, catalase +
  • profil biochimique : API NH® (bioMérieux) ou Neisseria 4H® (Biorad) : glucose +, maltose +, fructose -, saccharose -, gamma GT +
  • envoi de la souche au CNR des méningocoques pour le sérogroupage. Le sérogroupage permet de déterminer quel vaccin utilisé pour les sujets contacts.

 

Rôle du laboratoire dans le choix de l’antibiothérapie

Les sujets souffrant de méningite doivent être traités d’extrême urgence avec des antibiotiques, leur pronostic vital est en jeu.
L’antibiotique choisi doit à la fois être capable de diffuser dans le LCR et présenter une activité bactéricide sur le germe en cause.
Compte tenu de l’urgence le traitement antibiotique est instauré avant que les résultats de l’antibiogramme soient rendus.
L’émergence de souches résistantes justifie l’emploi en première intention d’antibiotiques à large spectre, par exemple les céphalosporines de troisième génération (le céfotaxime ou la ceftriaxone).
Comme certaines souches de pneumocoque présentent une sensibilité diminuée aux céphalosporines de 3e génération (C3G), les experts recommandent d’administrer une association C3G-vancomycine en première intention devant toute méningite supposée à pneumocoque

Le rôle du laboratoire est d’orienter le plus vite possible l’identification de l’agent causal afin de s’assurer de l’efficacité présomptive du ou des antibiotiques administré en première intention (les Listeria, nous l’avons vu précédemment, sont naturellement résistantes aux C3G).

L’antibiogramme peut être réalisé directement avec le LCR lorsque l’examen direct est positif mais les CMI doivent être contrôlées par la suite avec un inoculum standardisé.

L’antibiogramme permet de s’assurer de l’efficacité de l’antibiotique administré en première intention et éventuellement de choisir un antibiotique présentant un spectre plus étroit (par exemple C3G remplacé par amoxicilline).

 

Profil de sensibilité aux antibiotiques des principaux agents

Streptococcus pneumoniae
Depuis 2002, on constate une diminution de la proportion de souches de S. pneumoniae de sensibilité diminuée aux bêta-lactamine. En 2008, elle était de 31 % pour la pénicilline, 16 % pour l’amoxicilline et 8 % pour le céfotaxime ou la ceftriaxone.

Neisseria meningitidis
En 2005, toutes les souches isolées sont sensibles aux C3G injectables (céfotaxime, ceftriaxone) et 30 % présentent une sensibilité diminuée à la pénicilline G.
La résistance à la rifampicine ou à la ciprofloxacine est rare.

 

Autres examens biologiques

Pour poser le diagnostic de méningite, l’analyse du LCR est obligatoirement associée à une voire plusieurs hémocultures afin d’augmenter les chances d’obtenir en culture l’agent pathogène, notamment en cas de bactéries fragiles comme le méningocoque.
Le dosage de la procalcitonine sérique permet de différencier les méningites virales et bactériennes (voir Paramètres biochimiques utiles au diagnostic)
Une numération et formule sanguine sont également indiquées, une leucopénie est considérée comme un critère de gravité.

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