ESCHERICHIA COLI et moi, émois, émois

de contamination. Les EHEC ont été détectés chez un grand nombre d'espèces animales sans que ces derniers présentent des signes cliniques de maladie (les bovins n'auraient pas les récepteurs Gb3 de la shigatoxine au niveau de l'épithélium vasculaire). Cependant le cheptel bovin semble être le réservoir principal de ces bactéries. La prévalence de la souche O157:H7 dans des fèces de bovins peut varier de 4 à 35% suivant les troupeaux et les individus d'un troupeau. La persistance des EHEC dans le cheptel est due ; 1). au portage intestinal par les animaux, 2). au portage par les carcasses des animaux souillés par leurs déjections, 3). à la contamination des sols et des eaux par les déjections d'animaux excréteurs d'EHEC. La persistance des EHEC chez les animaux dépend également d'autres facteurs comme les variations saisonnières et le mode d'élevage (Ex : hors sol ou prairie), d'alimentation (ensilage maïsou nourrit à l'herbe) et d'abreuvement (lavage ou non des abreuvoirs). Le risque de contamination des denrées d'origine animale est fonction de l'importance du portage animal, mais surtout du respect des procédures d'hygiènes appliquées dans les abattoirs (lavage des carcasses avant l'éviscération) et les ateliers de transformation (décontamination du matériel et hygiène des personnels). La prévention de l'infection à EHEC exige des mesures de lutte à toutes les étapes de la chaîne alimentaire, depuis la production jusqu'au traitement, à la fabrication et à la préparation des aliments (Voir la revue de S. Oulkheir et al ; Rev Tun Infectiol, 2008, Vol 2, N°3, 1 – 10).

Ce que nous apprend l'épidémie EHEC allemande de mai/juin 2011.

La souche E. coli de sérotype O104:H4 a été clairement identifiée comme responsable de l'épidémie. Cette souche particulièrement virulente appartient à un sérotype très rarement observé parmi les EHEC. En effet ce sérotype à été observé une seule fois en 2005 dans un cas isolé de SHU en Corée, mais peu de chose avait été publié sur cette souche. Le séquençage du génome de la souche O104:H4 a montré de manière surprenante que cette souche avait une parenté plus grande avec une souche Enteroaggrégative (EAEC) qu'avec une souche EHEC typique. En particulier elle ne possède pas l'ilot de pathogénicité LEE (pour locus d'effacement des entérocytes) responsable des lésions intestinal de type "attachement-effacement". La seule caractéristique majeure des EHEC retrouvée chez cette souche est la production de la shigatoxine Stx2. De manière surprenante elle porte des facteurs de virulence de souches EAEC (en particulier le plasmide EAggEC, qui caractérise ces souches) et de souches enterotoxinogène (ETEC) (en particulier plusieurs ilots de pathogénicité portant des gènes d'adhésines des ETEC). Les gènes stx2 (codant la shigatoxine Stx2) étant porté par de l'ADN phagique, les phages peuvent transférés stx2 d'une souche EHEC vers une autre souche d'E. coli. On peut penser qu'une souche enteroaggrégative O104:H4 a été infectée par un phage d'EHEC qui s'est intégré dans son chromosome. Cette conversion lysogènique aurait crée un nouveau pathotype combinant les propriétés des souches enteroaggrégatives et des souches enterohémorragiques (EAEC/EHEC).

Nouveaux défis.

Jusqu'à maintenant on considérait que les fèces des bovins étaient le principal réservoir des EHEC. La prévention de l'infection à EHEC était donc dirigée contre cette source de contamination. Si les études épidémiologiques et génétiques confirment l'existence de souches enteroaggrégative (EAEC) productrices de shigatoxines, il faudra repenser rapidement les procédures d'hygiène appliquées à toutes les étapes de la chaîne alimentaire. En effet compte tenu des connaissances actuelles on peut penser que leréservoir principal des souches EAEC est le tube digestif humain (les EAEC pathogènes sont très rarement identifiées chez les animaux). S'il n'y a pas d'indices montrant une transmission interhumaine avec la souche O104:H4 au cours de l'épidémie 2011, une extrême vigilance doit être maintenant portée sur l'hygiène et l'état sanitaire des personnels des chaînes alimentaires. Des agents travaillant sur ces chaînes peuvent être des excréteurs chroniques d'EAEC type O104 :H4 sans présenter de signe clinique de la maladie (porteurs sains*). De telles contaminations de chaines alimentaires par des porteurs sains ont déjà été rapportées avec d'autres pathogènes comme les Salmonelles. Va-t-il falloir s'assurer que des excréteurs chroniques d'EAEC type O104:H4 ne risquent pas de contaminer des chaines alimentaires ? Comment gérer une telle décision compte tenu des conséquences au plan humain (faudra-t-il imposer un traitement médical, reclasser ou exclure l'employé des chaînes alimentaires, avec quel dispositif légal ?) et financier (contrôle régulier par des techniques relativement couteuses, reclassement et prise en charge sociale des personnels).

Avant 2011 les toxi-infections par des EHEC avaient toujours été associées à la contamination des aliments par des déjections de ruminants (principalement de bovins). L'épidémie allemande nous à apprit que des souches E. coli fréquemment hébergées par l'intestin humain (comme les EAEC) peuvent produire des shigatoxines. Comme les bactéries nous devons nous adapter à un environnement changeant.

*Généralement dans une épidémie toutes les personnes contaminées ne déclarent pas la maladie. Des facteurs « protecteurs » seraient impliqués dans ces résistances. Ils peuvent être génétiques (l'individu ne produit pas de récepteur pour une adhésine ou pour une toxine… ou possède une particularité de son système immunitaire qui le rend particulièrement résistant vis-à-vis du pathogène) (on parle de génotype). On sait que la microflore intestinal (microbiote) protège contre l'installation de nouvelles bactéries (pathogènes ou non). Nous ne possédons pas tous le même microbiote (on parle d'entérotypes différents), la susceptibilité de chacun vis-à-vis d'un pathogène pourrait donc dépendre aussi de son entérotype. La combinaison du génotype et de l'entérotype de chacun pourrait déterminer la susceptibilité individuelle à l'infection par un pathogène particulier. Cette diversité à probablement sauvée l'espèce humaine de l'extinction pendant les grandes épidémies qui on décimées les différents continents au cours des millénaires (peste, choléra, etc.…).

Se protéger sans paniquer.
Les règles d'hygiène alimentaire de base suffisent à diminuer le risque de contamination.

· Lavage des mains au sortir des toilettes pour éviter de souiller les surfaces (surtout en cas des troubles intestinaux). Le lavage des mains doit être systématique avant de préparer ou consommer les repas. Le lavage des mains doit être également systématique après manipulation de viandes (poulet porteur de Salmonelles) et après contact avec des animaux de ferme ou de gens souffrant d'affections. Il serait souhaitable que les jeunes enfants citadins évitent le contact avec les animaux de ferme (leur système immunitaire a été « éduqué » à l'environnement urbains, pour cette raison il peut être mal adapté à l'environnement rural). Si vous êtes citadins, le lavage des mains doit être systématique après visite d'une ferme (attention pas de psychose, la guerre bactériologique n'a pas été déclarée dans nos campagnes !). L'éducation de votre système immunitaire à la « ruralité » ne peut que vous être profitable.

· Cuisson des viandes. Attention aux steaks hachés consommés par les jeunes enfants. La cuisson doit être à cœur pour détruire les bactéries (le cœur du steak ne doit plus être rouge). Si la cuisson est réalisée dans ces conditions il n'y a plus de risque de contamination.

· Les aliments crus. Les aliments devant être mangés crus doivent être conservés séparément des aliments destinés à être cuits, et doivent être soigneusement lavés (les bactéries types EHEC risques de souiller les surfaces, mais ils n'ont pas l'équipement pour pénétrer à l'intérieur des légumes, sauf si blessures ou écrasement). Si vous avez un doute, certains légumes (tomates, concombres, avocats) peuvent être blanchis (plongé dans l'eau bouillante 1 ou 2 minutes, puis pelé). Pas de panique, les contaminations par des légumes frais restent exceptionnelles.

· Vigilance aves les graines germées, ne les consommer pas crus si vous n'en connaissez pas l'origine. Cependant si vous voulez en consommer elles peuvent être passées à la poêle avec un peu d'huile ou de beurre (il faut quand même atteindre 70°C, 1 à 2 minutes). Faire attention aux produits non pasteurisés comme les fromages au lait cru, le jus de pomme et le cidre.

Auteur : Jean-Pierre Girardeau, ancien chercheur

Visuels : Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), CDC

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Pour en savoir plus : Lessouches E. coli pathogènes.

E. coli responsables d'infections extraintestinales (ExPEC)

- Uropathogenes (UPEC) (Exemple de sérotypes O1:H7, O4:H1, O4:H5, O6:H1, O16:H6). Responsables d'infections urinaires plus ou moins sévères (pyélonéphrite si infection rénale). Des adhésines (pili P) portées par des ilots de pathogénicité permettent la colonisation de l'épithélium du système urinaire. Les réactions inflammatoires déclenchées par l'infection provoquent la nécrose des tissus. Dans de rares cas une pyélonéphrite peut se compliquer en septicémie avec choc septique due à une endotoxine.

- E. Coli responsables de Meningite Neonatale (MNEC) (Ex: O1:H7, O2:H7, O18:H7). E. coli est le deuxième germe responsable d'infection maternofœtale dans les pays industrialisés. Ces infections à E. coli restent responsables d'un taux de mortalité et de séquelles neurologiques importantes. Les souches MNEC portent des facteurs de virulences qui permettent, 1). la colonisation des muqueuses oropharyngées et intestinales, 2). le passage de la muqueuse intestinale vers le sang (translocation), 3). la résistance aux défenses de l'organisme et multiplication dans le sang, 4). la traversée de la barrière hématoméningée (protège le cerveau des agents pathogènes) et multiplication dans le liquide céphalorachidien.

E. coli responsables d'infections extraintestinales.

- Enterotoxinogènes (ETEC) (Exemple de sérotypes : O8:H9 ; O15:H11 ; O78 :H12 ; O148 :H28). Responsables des diarrhées hydriques sévères chez l'enfant (type Tourista ; près de 400.000 décès chez les enfants des pays en développement). Les ETEC produisent des enterotoxines et possèdent des adhésines nécessaire à la colonisation de l'intestin. Toxines et adhésines sont portées par des plasmides ou des PAI (ilots de pathogénicité).

- Entéropathogènes (EPEC) (exO127:H6 ; O111:H2 ; O119:H6 ; O86 : H34 ). Responsables d'épidémie de gastroentérite infantile dans les pays en développement. Les EPEC possèdent des facteurs dit attachement-effacement (détruit les microvillosités de la bordure en brosse des cellules de l'intestin).

- Entéro-invasifs (EIEC) (ex : O124:H–). Responsables de syndromes dysentériformes (diarrhée sanglante). Les EIEC pénètrent à l'intérieur des entérocytes et provoque leur nécrose.

- Enteroaggrégatifs (EAEC) (ExO86:H11 ; O15:H18 ; O3:H2 ; O20:H–). Responsables de diarrhées chroniques chez des enfants, est une cause importante de morbidité et de mortalité dans les pays en développement. Les EAEC adhèrent à la muqueuse intestinale et produisent des enterotoxines et des cytotoxines (diarrhée et lésions mucosales). Les EAEC peuvent stimuler la libération de médiateurs inflammatoires qui pourraient également être impliqués dans les maladies intestinales. Adhésines et toxines sont portées par des plasmides et des PAI spécifiques des EAEC.

Les facteurs de virulences.

Les facteurs de virulence codés par des gènes de virulence peuvent être de divers types :

- des toxines, enterotoxines (diarrhées), endotoxines (choc toxique au cours des septicémies), shigatoxines (diarrhées sanglantes et complications de type syndrome hémolytique urémique), cytotoxines (destruction de certaines cellules),

- des adhésines qui permettent à la bactérie d'adhérer et de coloniser un tissus cible (épithélium intestinale, rénale, vésicale…),

- des structures de surface qui permettent de résister au système de défense immunitaire (protéines membranaires, capsules polysaccharidiques ou protéiques),

- des voies métaboliques originales permettant l'utilisation de ressources énergétiques ou nutritives non utilisées par le reste de la microflore (colonisation d'une nouvelle niche écologique),

- des systèmes de captation du fer. Le fer est indispensable au métabolisme bactérien. Des systèmes de défense naturels capturent le fer pour qu'il ne soit pas utilisable par les bactéries. Celles si produisent des composés (sidérophores) qui déplace le fer et le conduise vers leurs membranes où il est capturé,

- des systèmes de secrétions permettant la sécrétion de facteurs protéiques dans l'environnent bactérien (certains systèmes de secrétions ressemblent à des seringues moléculaires qui injectent des protéines à l'intérieur de cellules cibles), des invasines qui permettent la colonisation intracellulaire (cellules épithéliales, macrophages).

Les éléments génétiques mobiles.

- Les plasmides sont des éléments génétiques circulaires réplicaples et transférables qui peuvent porter des centaines de gènes. La plupart des systèmes de résistance aux antibiotiques sont portés par des plasmides. Les plasmides peuvent également porter de nombreux gènes de virulence (toxines, adhésines, capsules, systèmes de secrétions…). Une cellule bactérienne peut héberger plusieurs plasmides de familles différentes. Chez E. coli plus d'une centaine de plasmides ont été identifiés, la plupart sont entièrement séquencés.

- Les prophages sont des éléments génétiques intégrés dans le chromosome bactérien. Ces éléments apparaissent après l'intégration d'un phage (virus bactérien) dans le génome bactérien. Ils portent l'information nécessaire à la réplication et à l'intégration du phage. L'expression du phage est en général réprimée par un répresseur. Dans certaines conditions (en particulier en cas de stress par les antibiotiques) le prophage entre dans un cycle lytique (il se réplique en grand nombre et sort de la bactérie en la détruisant). Les milliers de phages ainsi libérés vont infectés de nouvelles cellules bactériennes. Certains phages emportent dans leur génome des gènes codants pour des facteurs de virulence bactériens (en particulier divers toxines). Ces gènes (sorte de voyageurs clandestins) sont ainsi transférés de bactérie à bactérie lors de l'infection par le phage (phénomène appelé conversion lysogènique).

- Les transposons sont constitués d'une séquence d'insertion (appelée IS) flanquant une région d'ADN plus ou moins grande (ces fragments d'ADN peuvent porter des gènes de résistance aux antibiotiques et/ou des facteurs de virulence). L'ensemble peut « sauter » d'un endroit à un autre sur le chromosome bactérien. En s'insérant dans le chromosome les transposons peuvent moduler l'expression d'autres éléments génétiques.

- Les ilots de pathogénicité (PAI) sont des segments d'ADN chromosomique de grande taille, portant des gènes de virulence, bordés le plus souvent à une extrémité par une intégrase d'origine phagique (permets l'intégration du PAI dans un site particulier, souvent un locus tRNA). La virulence d'une souche peut être associée à l'acquisition d'un ou de plusieurs PAI.

Les E. coli producteur de shigatoxines

Les E. coli producteur de shigatoxines sont communément divisées en deux grands groupes suivant qu'ils hébergent ou non un ilot de pathogénicité désigné LEE(pour locus d'effacement des entérocytes) qui induit des lésions dites "attachement-effacement" dans le colon (lésions caractéristiques effaçant les microvillosités des entérocytes et en s'enchâssant dans la membrane cellulaire sans pénétrer dans les cellules). Ces lésions sont notamment induites par l'intermédiaire d'une protéine de membrane, l'intimine. Cette protéine est codée par le gène eae qui est porté par le LEE.

- Les souches LEE-positivecréentles lésions "attachement-effacement" (5 sérotypes ; O157:H7, O26:H11, O111:H8, O103:H2 et O145:H28) correspondent aux EHEC les plus fréquemment isolés chez l'Homme en cas d'épidémie. Les souches O157:H7 sont les plus fréquentes et les plus virulentes (hébergent toujours les gènes stx1, stx2 and eae).

- Les souches LEE-négativenecréent pasde lésions "attachement-effacement" (nombreux sérotypes parmi lesquels O91:H21, O113:H21, O104:H21…). Généralement ces souches sont rarement associées à des épidémies (hébergent seul ou en association avec les gènes stx1, stx2). De manière surprenante la souche O104 :H4 responsable de l'épidémie allemande 2011 est une souche LEE-négative. Isolées dans un contexte différent elle aurait été classée dans les souches peu virulentes.

Les souches LEE+ et LEE- portent également de nombreux autres gènes de virulences codant pour des adhésines, des enterotoxines, des systèmes de sécrétion, des voies métaboliques spécifiques et des systèmes de captation du fer.