famille des Enterobacteriaceae

15/01/17
DFGSP3 – 2016/2017
Les entérobactéries
ou
famille des Enterobacteriaceae
Pr Hélène MARCHANDIN
Habitat, mode de vie
 
Commensales / mutualistes de l’homme +/- des animaux
Tube digestif +++  nom
Rôle utile : effet de barrière
  Bactéries
isolées dans l’environnement
plantes, sol, eau
  Pathogènes :
•  opportunistes  mutualistes
•  spécifiques (jamais mutualistes) :
ex : agents de la peste, de la typhoïde, …
2
1
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Pouvoir pathogène
 
 
Infections intestinales
Infections urinaires
 
Infections nosocomiales
 
Infections respiratoires, de plaies, ...
 
Infections chroniques
 
Bioterrorisme
Résistance aux antibiotiques   multirésistance
3
Caractères définissant les
entérobactéries
 
Bacilles à Gram négatif, non sporulés
 
Mobiles (flagelles péritriches), + rarement immobiles
 
Aérobies-anaérobies facultatifs
 
Culture sur milieu ordinaire
4
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 
Dépourvus d’oxydase (-)
 
Possèdent une catalase (+)
 
Nitrate réductase + : nitrates nitrites
 
Fermentent le glucose
(avec ou sans production de gaz)
5
Les principaux représentants
Genres
Escherichia
Salmonella
Shigella
Yersinia
K
Klebsiella
E
Enterobacter
S
Serratia
Proteus
Espèces principales
E. coli
S. enterica
S. dysenteriae
Y. pestis, Y. enterocolitica
K. pneumoniae
E. aerogenes, E. cloacae
S. marcescens
P. mirabilis
> 80% des infections humaines
Autres genres: Citrobacter, Morganella, Providencia, …
(au total > 40 genres et 200 espèces)
6
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Caractères différenciant les espèces
•  Fermentation des sucres
Acidification du milieu et virage de l’indicateur coloré de pH
•  Production de métabolites particuliers Indole (IND), H2S, acétoïne (VP), ...
•  Contenu enzymatique β-galactosidase (ONPG), décarboxylases (LDC,ODC),
gélatinase (GEL), …
Identification par détermination du profil métabolique
Ex : API 20E
7
ou détermination du profil protéique
Identification des bactéries par analyse de leurs protéines totales
Spectrométrie de masse
Technique MALDI-TOF Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-time of flight
IDENTIFICATION D’ESPECE
8
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Définition de sérotypes au sein
d’une espèce
Basée sur structure antigénique
des entérobactéries
•  Ag les + utilisés :  
O : Ag de paroi toujours présents (LPS)
 
H : Ag flagellaires
Ag O
LPS
 
9
K : Ag de capsule
•  Nombreux variants sur chaque Ag
•  Chaque variant Ag est reconnu par un antisérum
spécifique
IDENTIFICATION DE
SÉROTYPE ou SÉROVAR
Ex : E. coli sérotype 0157:H7
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5
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Le chef de file
des entérobactéries
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I- Généralités
 
 
Habitat TD (Homme et Animaux) 106 à 108/g de selles
Pathogène potentiel
–  Acquisition de facteurs de virulence (localisation : plasmides, ilôts de pathogénicité, …)
–  Agent d’infections opportunistes sur terrain affaibli
 
Témoin de la contamination fécale de
l’environnement
 
« Rat de laboratoire » en microbiologie, génétique
et biologie moléculaire (Génie génétique, Biotechnologie)
12
6
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II- Pouvoir pathogène et
facteurs de virulence
Infections intestinales
Infections extraintestinales
• Tractus urinaire
• Méningites néonatales
• Bactériémies
• Autres
Syndromes
diarrhéiques
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A- Les infections intestinales
Mutualiste
Facteurs de virulence
codés par plasmides
Pathogène
Selon les facteurs de virulence présents, on définit plusieurs
PATHOVARS (variétés pathogènes)
14
7
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1- Le pathovar ECEP
= E. coli entéro-pathogène : 12 sérotypes O
2 principaux facteurs de virulence :
• Facteur d’adhésion = pili BFP
formation de piédestaux
• Facteur d’attachement-effacement
(microvillosités bordure en brosse)
Diarrhées aqueuses sans invasion de la muqueuse
Enfants, PVD +++
15
2- Le pathovar ECET
= E. coli entéro-toxinogène : nombreux sérotypes
• Facteur d’adhésion = CFA (Colonization Factor Ag)
Après
adhésion
• Production de toxine(s) cytotonique(s)
= entérotoxine ST et/ou LT
Diarrhées aqueuses sans invasion de la muqueuse
Enfants, PVD, « Turista »
16
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3- Le pathovar ECEH
= E. coli entéro-hémorragique (O157:H7, autres sérotypes)
• Facteur d’attachement-effacement
Après
adhésion
• Production de vérotoxines = Shiga-like toxines
(SLT ou Stx 1 et/ou 2)
Shiga-toxines
Très proches de la toxine de Shigella dysenteriae
Diarrhées sanglantes sans invasion de la muqueuse
Complication : syndrome hémolytique et urémique (SHU)
Pays industrialisés, cas épidémiques ou sporadiques,
viande de bœuf, ...
17
4- Le pathovar ECEI
= E. coli entéro-invasif
• Facteurs d’invasion de la muqueuse
Diarrhées sanglantes avec invasion de la muqueuse
Syndrome dysentérique
PVD, proche de la Shigellose
18
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5- Le pathovar ECEAg
= E. coli entéro-agrégatif
• Facteur d’adhésion : AAF
(Aggregative adherence fimbriae)
 fagots de fimbriae / surface des entérocytes
EAST-1
• Production entérotoxine thermostable EAST-1
Diarrhée aqueuse
aiguë ou persistante
(sans invasion muqueuse)
PVD
PD (ID)
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Allongement des
microvillosités 6- Le pathovar ECAD
= E. coli à adhésion diffuse
 propriété d’adhésion aux cellules
épithéliales
Individualisé en 1991
• Facteurs d’adhésion diffuse :
Plusieurs adhésines
Diarrhée chez les enfants
20
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7- Le pathovar ECEAH
Combinaison unique de caractéristiques des ECEAg et ECEH
Emergence d’un nouveau pathotype / entéropathovar
Entero-Aggregative-Haemorrhagic Escherichia coli
(EAHEC ou ECEAH)
≈ 4000 cas
2011
≈  900 SHU
≈ 50 décès
Une des plus grandes épidémies
(sérotype O104:H4)
21
Entero-Aggregative-Haemorrhagic Escherichia coli (EAHEC)
Une bactérie « chimère » ...
=ECEAg
Brzuszkiewicz E. et al., Arch Microbiol. 2011.193:883-91
=ECEH
22
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II- Pouvoir pathogène et
facteurs de virulence (suite)
Infections intestinales
Infections extraintestinales
Syndromes
diarrhéiques
• Tractus urinaires
• Méningites néonatales
• Bactériémies
• Autres
23
B- Les infections du tractus urinaire (ITU)
E. coli = principale cause d’ITU
90% des ITU en ville, 50% des ITU nosocomiales
Les souches en cause sont dites
uropathogènes
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12
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Acquisition de facteurs d’adhésion
Glycolipides du tissu rénal
• Fimbriae ou pili de type P ou Pap
(pyelonephritis associated pili)
90% des infections urinaires graves
Codés par opéron pap
• Adhésines S, M, ...
• Pili de type 1
25
Production de substances cytotoxiques
ex : hémolysine
Production de substances captant le fer
(ou sidérophores)
ex : aérobactine
26
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C- Les méningites du nouveau-né
E. coli sérotype K1 (80%)
• Facteur de virulence : capsule polysaccharidique de type K1
Activité antiphagocytaire
Facilite le passage de la barrière hémato-méningée
(phase bactériémique)
• Autres facteurs de pathogénicité :
Protéases, hémolysines, toxines, sidérophores de type
aérobactine
27
D- Les infections nosocomiales à E. coli
Souches sans facteur de virulence particulier
Terrain affaibli
Souches résistantes aux ATB (β-lactamases +++)
Toutes les localisations possibles mais surtout :
- ITU
- Surinfection de plaies chirurgicales
- Infections intra-abdominales
- Pneumopathies
- Bactériémies
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E- Les bactériémies
Présence de bactéries viables dans le sang circulant
Passage et multiplication dans le sang
A partir d’un site infectieux primaire
Surtout infections nosocomiales
Mais aussi après ITU (pyélonéphrite)
Choc septique ou endotoxinique
( Endotoxine : lipide A du LPS)
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III- Identification d’E. coli
Colonies Lactose +
Gram -
(jaunes sur milieu
sélectif de Drigalski,
roses sur MacConkey)
ou spectrométrie de masse
Oxydase β-galactosidase
+
URE TDA
+
-
+ +
-
+ -
+
VP
Indole
30
15
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 
Orientation :
Culture sur milieu spécifique
MacConkey Sorbitol
E. coli O157:H7 : fermentation du sorbitol  
Recherche de sérotypes associés à des pathovars par
technique immunologique :
ECEP (12 sérotypes)
ECEH O157:H7
E. coli K1
Particules de latex sensibilisées
31
 
Recherche par amplification (PCR) des gènes codant les
facteurs de virulence
- 7 entéropathovars :
Ex :
ECEP : gènes bfp, eae
ECEH : eae, stx1, stx2
- E. coli uropathogènes : opéron pap
 
Recherche effet des toxines ou phénotype d’adhésion
sur cultures cellulaires (laboratoires spécialisés)
32
16
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Sensibilité naturelle à tous les antibiotiques / bacilles à Gram négatif
MAIS nombreux mécanismes de R acquise (β-lactamases +++)
Antibiogramme OBLIGATOIRE
Approche du mécanisme de R aux différentes familles d’ATB
Ex : antibiogramme / méthodes des disques (diffusion)
Traitement adapté / localisation et ATBgramme
33
En cas d’infections nosocomiales et/ou épidémies
Méthodes génotypiques : Ex : Electrophorèse en champ pulsé
Ex :
E. coli
O104:H4
ECEAH
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Des entérobactéries
pathogènes opportunistes
agents d’infections nosocomiales
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 
Font partie du microbiote normal du TD
 
Souvent impliquées dans des infections nosocomiales
- Patients hospitalisés = terrain affaibli
- R acquise aux ATB 
 
Parfois impliquées dans des infections communautaires
36
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P. mirabilis
P. vulgaris…
I- Le genre Proteus
Milieu de
Drigalski
Lactose Tryptophane désaminase
TDA+
Très mobiles
ONPG-
-
Uréase+
-
Gélatinase + ou spectrométrie de masse
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2/3 des infections à P. mirabilis sont nosocomiales
ITU +++ (sondes)
5% des ITU communautaires
2ème agent causal après E. coli
Forte
uréase
Alcalinisation des urines
Formation de cristaux et de calculs
LITHIASE
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Autres infections nosocomiales à Proteus
Bactériémies
Surinfections de plaies chirurgicales
 
Sensibilité naturelle aux ATB
 
R aquise en  : souches R β-lactamines et multiR
39
II- Le groupe KES Klebsiella / Enterobacter /Serratia
Klebsiella pneumoniae
Serratia
marcescens
(réaction de Voges-Proskauer)
= production d’acétoïne
ou spectrométrie de masse
40
20
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Infections nosocomiales +++
ITU
Pneumopathies
Bactériémies
Infections communautaires
Pneumopathies à K. pneumoniae
R importante aux ATB
naturelle et acquise
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Des entérobactéries
pathogènes spécifiques
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I- Le genre Salmonella
2 espèces décrites. 1 habituelle = Salmonella enterica
6 sous-espèces
Sous-espèce enterica (Homme et animaux à sang chaud)
>1500 sérotypes (ser.)
Nomenclature:
Officielle = S. enterica subsp.enterica ser. Typhi
S. enterica subsp.enterica ser. Enteritidis ...
Diminutifs d’usage = Salmonella ser. Typhi
Salmonella ser. Enteritidis …
43
A- Habitat
Certains sérotypes présents dans le TD de nombreux
animaux
Pas dans le microbiote normal humain
 Présence chez l’homme = Pathologique
44
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B- Pouvoir pathogène
Salmonella enterica subsp. enterica
Sérotypes strictement humains
Sérotypes strictement
animaux
Salmonella ser. Typhi
Salmonella ser. Paratyphi A, B, C
Sérotypes ubiquistes
Fièvre typhoïde
Fièvres
paratyphoïdes
Salmonella ser. Typhimurium
Salmonella ser. Enteritidis
Gastroentérites
Porte d’entrée : tube digestif
45
1- Les gastroentérites
Animaux (réservoir)
Alimentation
Œuf, poisson, lait, poulet
Charcuterie…(PI & PVD)
Dose infectante
≈ 105 bactéries
Homme : Gastroentérites
(ou portage)
Péril fécal
PVD+++
46
23
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Facteurs de pathogénicité
• Adhésion : fimbriae
• Invasion de la muqueuse ++ : Gènes nécessaires
sur ilôt de pathogénicité
Système de sécrétion de type III
(« seringue moléculaire »)
 Transfert de protéines de
virulence  cellule eucaryote
Invasion bactérienne favorisée
• Entérotoxine
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« Ruffles » (pseudopodes, actine polymérisée)
Cellules épithéliales
Persistance et x dans
le phagosome
Arrêt au niveau macrophages de la sous-muqueuse
Bactériémie transitoire éventuelle
48
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Ruffles
49
2- La fièvre typhoïde et les fièvres paratyphoïdes
(= fièvres bactériémiques)
Sérotypes de Salmonella strictement humains
Homme
(malade, porteur sain)
Homme
100-250 cas/an
en France
(importés +++)
MDO
Péril fécal
PVD+++
Eau, aliments,
coquillages, …
PVD
> 20 millions cas/an
> 200 000 décès
50
25
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Invasion et traversée de la muqueuse via les cellules M
Circulation sanguine :
bactériémie
Libération d’endotoxine
Salmonella ser.Typhi,
Paratyphi A, B et C
(Yersinia enterocolitica)
+ SRE : foie, rate, ...
Phagocytose par les macrophages
Survie et x dans les macrophages
52
26
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Clinique
• Incubation : 1-2 semaines
• Fièvre continue élevée (40°C) avec :
céphalées, insomnie, anorexie, asthénie,
tuphos, douleurs abdominales avec
diarrhée ou constipation
+/- hépatosplénomégalie
+/- taches rosées lenticulaires (flanc, thorax)
• +/- Complications digestives (hémorragies, perforations),
myocardiques ou neurologiques  mortalité 10% sans traitement
• Possibilité de portage chronique (1 an ou +) (1-5%)
Vésicule biliaire réinfection continue de l’intestin
53
C- Diagnostic bactériologique
Hémocultures (fièvres bactériémiques ++)
+ Coproculture (tous les cas)
salmonelles/shigelles
bactéries à Gram négatif - Ex : Hektoen
Lactose -, H2S +
54
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-
+
+ + - - - -
β-galactosidase -, Uréase -, Indole-, TDA-, acétoïne - H2S + (ser. Typhi : traces)
LDC + (sauf ser. Paratyphi A)
Citrate de Simmons + (sauf ser. Typhi et Paratyphi A)
ou spectrométrie de masse (identification d’espèce)
55
• Ag K : Ag Vi
(+ pour ser. Typhi, Dublin et Paratyphi C)
• Ag O de paroi : 1 ou plusieurs
Sérotypage
• Ag H flagellaire : 1 ou 2
Combinaison des résultats  identification
Salmonella ser. Enteritidis
Ag Vi Ag O Ag H - 1, 9, 12
g, m Salmonella ser. Typhi
Vi
9, 12
d
Ag polyosidique capsulaire Vi  Vaccination contre la fièvre typhoïde 56
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Vaccins contre fièvre typhoïde : Typherix®, Typhim Vi® (> 2 ans)
Vaccin combiné (fièvre typhoïde et hépatite A) : Tyavax® (>16 ans)
Calendrier vaccinal 2016
57
Recommandations sanitaires
pour les voyageurs, 2016
+ militaires
+++
(+ lutte contre
le péril fécal)
58
29
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Sérodiagnostic de Widal et Félix

Recherche des Anticorps dirigés contre :
les AgO les AgH

Positif à partir de la 2ème semaine :
Apparition AC anti-AgO  disparition en 2-3 mois
puis AC anti-AgH  persistance pendant des années
Perturbé par traitement ATB
Réactions croisées
 Peu contributif (utilité porteurs)
59
II- Le genre Shigella
4 espèces:
S. dysenteriae
S. flexneri
S. sonnei
S. boydii
80% souches France
32 sérotypes
Strictement humaines
Pas dans le microbiote normal humain
Présence chez l’homme = Pathologique
60
30
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Transmission inter-humaine
Homme
(malade, porteur)
Péril fécal
PVD+++
Homme
Eau, aliments contaminés,
coquillages, ...
+ Mains sales
Dose infectante très faible : 10-100 bactéries
61
Facteurs de pathogénicité
• Facteurs d’invasion de la muqueuse :
- gènes d’invasion situés sur ilôt de pathogénicité
porté par un plasmide de virulence : Inv.
(proche ECEI)
- système de sécrétion de type III (« seringue moléculaire »)
62
31
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Adhésion
Fimbriae
Cellule
épithéliale
Invasion latérale
(polymérisation
de l’actine
)
Cellule
M
Invasion par
le pôle basal
(Ruffles)
Traversée
de la muqueuse
Macrophage
x et apoptose
Phagocytose
63
Invasion par polymérisation de l’actine cellulaire
« Comète » d’actine polymérisée
Propulsion des bactéries
64
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• Toxine dysentérique : Shiga-toxine
S. dysenteriae sérotype 1 :
Taux élevé
 dysentérie bacillaire (MDO)
Autres shigelles  Syndromes dysentériformes
Diarrhées muco-sanglantes
avec invasion et destruction de la muqueuse
65
Diagnostic
 
Identification
Selles
Milieu d’isolement sélectif SS ou
BGN
Pas de milieu d’enrichissement
Caractères des entérobactéries sauf :
Immobiles (pas d’Ag H)
Pas de gaz  glucose
Colonies Lactose -, H2S -
(Drigalski)
Galerie API 20E
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β-galactosidase (ONPG) -, Uréase -, TDA-, indole -, acétoïne –
H2S-, LDC-, CIT - ou spectrométrie de masse
Identification des sérotypes
Ag O uniquement 67
 
Autres (peu utilisés en bactériologie médicale) :
- Recherche par PCR des gènes codant les facteurs
de virulence portés par le plasmide Inv.
- Recherche de la toxine dysentérique par :
amplification génique (PCR)
ELISA
 
Sérodiagnostic : peu de valeur
 
+ Réalisation d’un antibiogramme
68
34