Hélène Tillaut - Banque de données en santé publique

Hélène TILLAUT – Mémoire de l’Ecole Nationale de la Santé Publique - 2002
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
Formation des ingénieurs du génie
sanitaire
2001-2002
Escherichia coli O157:H7 :
Eléments pour une évaluation
du risque d’infection par voie hydrique
Propositions de gestion
Présenté par :
Hélène Tillaut
Ingénieur INSA Rennes
Génie Civil et urbanisme
Lieu de stage :
DDASS de Loire Atlantique
Accompagnant professionnel :
François Mansotte
Référent pédagogique :
Monique Etienne

Hélène TILLAUT - Mémoire de l’École Nationale de la Santé Publique - 2002
Remerciements
Pour leur aide à tous au cours de la réalisation de ce travail, je tiens à remercier :
Très sincèrement, M. François Mansotte, ingénieur sanitaire de la DDASS de Loire-Atlantique,
accompagnant professionnel pour ce mémoire, dont les conseils et la disponibilité furent décisifs pour
l’aboutissement de ce mémoire et pour l’interêt qu’il a porté à mon travail,
Mme Monique Etienne, professeur à l’ENSP, référente pédagogique,
Mmes Suzanne Bastian, Diren des Pays de Loire, Christine Vernozy-Rozand, Ecole Vétérianaire de
Lyon, Emmanuelle Espié, Institut de Veille Sanitaire, Stéphanie Meyer-Broseta, Ministère de l’Agriculture,
Mme Marie-Annick Prat, médecin inspecteur de santé publique DDASS de Loire-Atlantique et tout
particulièrement M. Pascal Beaudeau, Institut de Veille Sanitaire, pour leur grande disponibilité, leur
nombreux conseils avisés et leur aide bibliographique,
M. Pascal Michel, M. Michael Brown et Mme Anna Lammerding pour leur aide bibliographique,
L’ensemble du service santé-environnement de la DDASS de Loire-Atlantique pour son accueil
chaleureux.

Hélène TILLAUT - Mémoire de l’École Nationale de la Santé Publique - 2002
Résumé
Escherichia coli O157:H7 est une bactérie pathogène pour l’homme, provoquant des colites
hémorragiques et pouvant entraîner le développement d’un syndrome hémolytique et urémique chez les
enfants et les personnes âgées. E. coli O157:H7 représente un problème de santé publique sérieux en
Amérique du Nord et en Europe. La plupart des cas d’infection sont dus à la consommation d’aliments
contaminés mais des épidémies ayant pour origine la consommation d’eau sont recensées.
E. coli O157:H7 est portée par les ruminants (principalement les bovins). Le processus de
contamination des ressources en eau par E. coli O157:H7 est complexe : il convient d’appréhender la survie
et le comportement de la bactérie dans les stockages de déjections animales, dans le sol après un
épandage, puis dans les différentes ressources en eau. Quelques modèles permettent de représenter la
contamination microbiologique des ressources en eau par ruissellement vers les eaux de surface ou
infiltration dans les aquifères, ces travaux se basent sur une décroissance exponentielle des bactéries dans
l’environnement, le coefficient de décroissance dépend de nombreux paramètres.
L’exposition des populations dépend aussi de la capacité des usines de production d’eau potable à
fournir une eau exempte de microorganismes pathogènes. La désinfection est l’étape déterminante pour
l’élimination d’E. coli O157:H7 à condition qu’elle soit précédée d’une clarification et d’une filtration efficaces.
La réalisation d’une grille recensant, pour chaque captage d’eau destinée à la consommation
humaine, les données relatives à la production animale et les activités connexes sur le bassin d’alimentation
du captage et évaluant la performance du traitement appliqué à l’eau devrait permettre de parvenir, à terme,
pour chaque captage, à une évaluation du risque d’infection par voie hydrique par E. coli O157:H7.
La survenue d’une contamination des ressources en eau par E. coli O157:H7 est à craindre lors
d’événements accidentels : déversement de déjections animales dans une ressource, fortes précipitations et
inondations, déficience dans la filière de traitement de l’eau…
A l’heure actuelle, le risque de contamination microbiologique des ressources en eau est pris en
compte dans la définition des périmètres de protection des captages d’eau destinée à la consommation
humaine, cependant d’autres programmes de protection des ressources en eau, contre les pollutions
d’origine agricole azotées notamment, participent à la réduction du risque de contamination des ressources
en eau par des microorganismes entéropathogènes liés à la production animale, dont fait partie E. coli
O157:H7.
Il n’est pas nécessaire de mettre en place des actions destinées à réduire spécifiquement le risque
d’infection par voie hydrique par E. coli O157:H7, il convient cependant de veiller à ce que les actions déjà
intentées soient efficaces et correctement mises en œuvre et il serait intéressant d’obtenir de plus amples
connaissances sur le risque de contamination des ressources en eau par des microorganismes
entéropathogènes liés à la production animale.

Hélène TILLAUT - Mémoire de l’École Nationale de la Santé Publique - 2002
Abstract
Escherichia coli O157:H7 :
Elements for a risk assessment for water-related infection
Propositions for risk management
Escherichia coli O157:H7 is a pathogenic bacterium for humans, which causes haemolytic and
uremic syndrome especially for young children and the elderly. Most of the known E. coli O157:H7 outbreaks
are due to contaminated food’s consumption but some of them have their origins in ingestion of
contaminated water.
Ruminants (especially bovine) carry this bacterium. The assessment of population’s exposure
requires the knowledge of survival and behaviour of E. coli O157:H7 in manure, soil, water and across
drinking water production steps. The process of water resources contamination can be mathematically
modelled.
A contamination of water resources may happen due to particular conditions: manure spill in
resources, run-off on manure spread surfaces during important rainfall, drinking water treatment plant
deficiency…
No specific action needs to be taken in order to reduce the risk of infection of drinking water by E.
coli O157:H7. Definition of protective areas in drinking water production already takes into account this
microbial risk. Other programs, linked to animal production and created to reduce the nitrogenous pollution of
agricultural origin, may also help to prevent from contaminating water resources. However, it could be
interesting to create specific programs based on microbial risk assessments to fight against animal
production linked to microbial risk.

Hélène TILLAUT - Mémoire de l’École Nationale de la Santé Publique - 2002
Sommaire
Introduction ___________________________________________________________1
PARTIE I : Evaluation du risque ___________________________________________3
I. Analyse du danger ________________________________________________________ 3
I. Taxonomie et physiologie ____________________________________________________________3
I.1 Les Escherichia coli pathogènes ______________________________________________________3
I.2 Les Escherichia coli producteurs de toxines_____________________________________________4
I.3 Escherichia coli O157:H7 ____________________________________________________________4
II. Les facteurs de virulence et les effets pathogènes induits__________________________________5
II.1 Facteurs de virulence_______________________________________________________________5
II.2 Les effets pathogènes ______________________________________________________________5
III. Epidémiologie des infections à Escherichia coli O157:H7 __________________________________7
III.1 Incidence des infections ____________________________________________________________7
III.2 Modes de transmission_____________________________________________________________9
III.3 Les populations sensibles _________________________________________________________11
III.4 Facteurs de risque et de gravité ____________________________________________________11
II. Identification des fonctions dose-réponse ___________________________________ 12
I. Dose minimale infectante ___________________________________________________________12
II. Approche par d’autres germes pathogènes_____________________________________________12
II.1 Les Escherichia coli entéropathogènes (EPEC) ________________________________________13
II.2 Shigella_________________________________________________________________________13
I.1 Les fonctions dose-réponse_________________________________________________________13
III. Extrapolation de données animales ___________________________________________________15
IV. Utilisation de données épidémiologiques_______________________________________________16
V. Comparaison des modèles __________________________________________________________17
III. Estimation de l’exposition_________________________________________________ 19
I. Le reservoir de la bactérie___________________________________________________________20
I.1 Le réservoir animal ________________________________________________________________20
I.2 Le réservoir humain________________________________________________________________22
II. Survie de E. coli O157:H7 après excrétion _____________________________________________23
II.1 Survie dans les déjections des animaux ______________________________________________23
II.2 Survie dans les stockages de déjections ______________________________________________24
III. Survie dans le sol__________________________________________________________________25
IV. Diffusion d’Escherichia coli O157:H7 dans les eaux______________________________________27
IV.1 Déplacement horizontal ___________________________________________________________28
IV.2 Déplacement vertical _____________________________________________________________28
V. Evaluation de la contamination des ressources en eau ___________________________________30
VI. Survie dans l’eau __________________________________________________________________31