Présentation de l`intervention

LES ESCHERICHIA COLI PRODUCTEURS
DE SHIGA-TOXINES (STEC)
Dr. THEVENOT
Unité de Microbiologie Alimentaire et Prévisionnelle de
l’école nationale vétérinaire de Lyon.
PLAN
I. Rappels
II. Données bactériologiques
III. Historique des épisodes épidémiques
IV. Recherche des STEC dans les aliments
V. Epidémiologie des infections
E.COLI : RAPPELS
Escherichia coli
E.coli intestinaux
ETEC
EPEC
EHEC
EIEC
EAggEC
DAEC
Toxines LT, ST
eae, bfp
eae, VT
Invasion
afa, LT
afa
173 Ag O
80 Ag K
56 Ag H
{
~ 700.000
E.coli extra-intestinaux
Infections urinaires
UPEC
hly
pap
sfa
fimbriae type 1
Méningites
néonatales
K1,
O1,O7, O16,O18
H7
sfa
OmpA
ibe 10
DEFINITIONS
Escherichia coli
VTEC=STEC
(stx gene)
E. coli O157:H7, O103, O26, O111..)
EHEC = STEC
isolé des
malades
PLAN
I. Rappels
II. Données bactériologiques
III. Historique des épisodes épidémiques
IV. Recherche des STEC dans les aliments
V. Epidémiologie des infections
II. DONNEES BACTERIOLOGIQUES
II.1. Classification
II.2. Physiologie
II.3. Facteurs de virulence
II.1. CLASSIFICATION
- 1985: l’Allemand Theodor Escherich décrit pour la
première fois la bactérie Escherichia coli
- Son nom actuel lui est donné en 1919 par
Castellani et Chalmers.
Le genre Escherichia appartient à la famille des
Enterobacteriaceae (isolement fréquent dans tube
digestif)
II.1. CLASSIFICATION
Les genres qui constituent les Enterobacteriaceae:
bacilles à Gram-, aéro-anaérobies facultatifs, qui
peuvent fermenter les nitrates et ne possèdent pas
d’oxydase.
5 espèces du genre Escherichia: E. blattae, E. coli,
E. fergusonii, E. hermanii et E. vulneris
II. DONNEES BACTERIOLOGIQUES
II.1. Classification
II.2. Physiologie
II.3. Facteurs de virulence
CROISSANCE/SURVIE
- température optimale de croissance: 37°C
Milieu synthétique laboratoire majeure partie STEC
montrent une température optimale de croissance à
40°C (mini:6-7°C, max: 45.5°C)
- aw minimale pour E. coli O157:H7 est de 0.96
CROISSANCE/SURVIE
- pH minimal de croissance: 4.5
Mais certaines souches résistent à des pH plus bas:
Tolérance à l’acidité
DESTRUCTION
- E. coli n’est pas considérée comme une bactérie
thermorésistante: traitement thermiques efficaces visà-vis des Salmonelles le sont pour E. coli
Thermorésistance de E. coli O157:H7 variable
selon les matrices
- Faible dose de rayons ionisants élimine E. coli
O157:H7
II. DONNEES BACTERIOLOGIQUES
II.1. Classification
II.2. Physiologie
II.3. Facteurs de virulence
II.3. FACTEURS DE VIRULENCE



Adhérence à la muqueuse digestive
Production de verotoxine ou
shigatoxine
Autres facteurs de pathogénicité
Lésions d ’attachement et d’effacement
(Knutton et al, Infect. Immun. 1987)
gène eae ( LEE sur îlot de pathogénicité PAI III)
Production de verotoxines = shigatoxines ( gène stx)
Piédestal
FACTEURS DE VIRULENCE



Adhérence à la muqueuse digestive
Production de verotoxine ou
shigatoxine
Autres facteurs de pathogénicité
Productions de verotoxines ou
Shiga like toxines
 Exotoxines protéiques

Effet cytopathogène sur cellules Vero, HeLa
Synthèse codée par des phages tempérés
(transfert horizontal du gène stx de
Shigella dysenteriae type 1 vers E. coli
par des bactériophages… passage vers d’autres
coliformes)
LES VEROTOXINES
B
B
B
B
B
B
B
B
A
32kDa
A
32kDa
B
B
Gb3
(globotriosyl céramide)
Mécanisme d ’action de la toxine
ENDOCYTOSE
Pénétration dans
l ’entérocyte
Protéolyse
ARNm
Inhibition de la
sous unité 60S du
ribosome
Libération des
fragments actifs A
Mort
cellulaire
PATHOGENIE
Infection intestinale
Diarrhée banale/
Colite hémorragique
Stx
Passage dans le sang
et transport par les PNN
Organes cibles
Verotoxine ou shigatoxine
Nouvelle dénomination
Ancienne dénomination
Toxine de Shiga
gène
stx
protéine
Stx
99 % d'homologie
Toxine Shiga-like de type I ou
stx1
(SLT-I) ou vérotoxine 1(VT1)
Stx1
SLT-II ou VT2
stx2
Stx2
SLT-IIc/d ou VT2c/d
SLT-II/f ou VT2e/f
stx2c/d
stx 2e/f
Stx2c/d
Stx2e/f
55 % d'homologie
90% d'homologie
Autres variants décrits très récemment : stx2 g, . stx2-NV206
FACTEURS DE VIRULENCE



Adhérence à la muqueuse digestive
Production de verotoxine ou
shigatoxine
Autres facteurs de pathogénicité
AUTRES FACTEURS DE VIRULENCE






Hémolysine gène ehxA
Résistance à l'acidité gastrique : gène rpoS codant
pour un facteur permettant la survie du germe à un
pH <2,5
Serine protéase (EspP) plasmidique : clivage du
facteur V
Enterotoxine thermostable EAST1: diarrhée
aqueuse
Catalase (KatP) plasmidique : burst oxydatif des
PNN et des macrophages
saa :STEC agglutinating adhesin
Gènes codant les facteurs de virulence
Système de
sécrétion
de type III
Tir
eae
Protéines
espA, espB, espD
LEE
espP
stx1
KatP
ehx
Plasmide
90 Kb
Chromosome
stx2
Ingestion de EHEC
3- 4 jours
Crampes abdominales, diarrhée non
sanglante
10%
Résolution
90%
Diarrhée sanglante
90%
Résolution
7 jours 10%
SHU
5% décès
5% IRC
~ 30%
Protéinurie
~ 60% Résolution
Complications tardives
?
Heuvelink,2000
PLAN
I. Rappels
II. Données bactériologiques
III. Historique des épisodes épidémiques
IV. Recherche des STEC dans les aliments
V. Epidémiologie des infections
III. HISTORIQUE DES EPIDEMIES
III.1. Historique
III.2. Epidémies majeures
III.3. En France
Escherichia coli O157:H7





Première description en 1982
Epidémies de colites hémorragiques (USA) (Riley et
al. N.Engl J Med, 1983 )
1983 : SHU typique et E. coli O157 (Karmali et al.
Lancet, 1983)
Cas sporadiques et d’épidémies de diarrhées
souvent sanglantes
Evolution vers des pathologies plus graves :



Syndrome hémolytique et urémique (SHU)
Purpura thrombotique thrombocytopénique
Pays industrialisés, surtout Etats Unis
III. HISTORIQUE DES EPIDEMIES
III.1. Historique
III.2. Epidémies majeures
III.3. En France
Ecosse, 1996
400 cas
18 décès
X
1993

X X 700
USA
1982-1999
236 épidémies
195 documentées
X
?
X
X
X?
X
?
SAKAI 1996
X SAKAI
9000
9000cas
cas
100 SHU
9 décès
cas
55
SHU
4
décès
Alimentation 66%
Interhumaine 20%
Eau de boisson 8%
Jeux d ’eau 4 %
Contact/ animal 2%
Hamburger
Hamburger
X Personne à personne
Pomme
Pomme de
de terre
terre crue
crue
? Inconnu
Lait
Lait cru
cru
Eau
Eau du
du robinet
robinet
Boeuf
Boeuf d'élevage
d'élevage
Jus
Jus de
de pomme
pomme
Baignade
Baignade dans
dans un
un lac
lac
Incidence des infections à EHEC
 France


2002 : incidence du SHU pédiatrique 0,6 /105
depuis 1996, stable < 1 /105 (en moy 0,7 /105 )
 Europe

infections à EHEC
 faible en Europe continentale : < 1 /105
 plus élevée au Royaume-Uni : 1,7 à 4,1 /105

SHU pédiatrique : 0,3 à 0, 7 /105
 Amérique du Nord


infections à EHEC : 0,6 à 5,5 /105
SHU pédiatrique : 0,7 /105
Modes et voies de transmission
des infections à EHEC
(données USA 1982-2002) Rangel et al. 2005

Transmission alimentaire (52%) : aliments
contaminés
crus …)





(produits carnés (41%), produits laitiers, légumes
Transmission hydrique (9%) : eau contaminée
par des déjections animales (réseau ou baignade)
Transmission inter-humaine (14%)
Contact avec des animaux de ferme ou leur
environnement (3%)
Labo (0,3%)
Non connus (21%)
Accidents alimentaires et
aliments responsables

1) Viande de bœuf : « hamburger »,
Washington
1993
2) Lait cru et/ou fromage au lait cru
 3) Cidre artisanal de pommes, 1991 Massachussetts
 4) Produits végétaux : salades, pommes de terre, pousses

de radis (Japon 1996)

5) Eau :
1990 Missouri (effet de la chloration)
Prédominance du sérotype O157:H7 par rapport
aux autres sérogroupes (O111, O26, O103)
III. HISTORIQUE DES EPIDEMIES
III.1. Historique
III.2. Epidémies majeures
III.3. En France
Surveillance des infections à STEC
chez l’homme en France
 Absence de recherche de STEC en routine
 Surveillance de SHU depuis 1996




chez les enfants de moins de 15 ans
30 services de néphro-pédiatrie CHU- CHG
répartis sur toute la France, volontaires
données cliniques, épidémiologiques et
biologiques
diagnostic d’infection à STEC :
sérologie/microbio
Épidémies d’infections à EHEC
en France
 Détection de cas groupés :


de SHU par les néphro-pédiatres
de SHU + cas de diarrhée : TIAC (MDO)
 5 TIAC
2000 : E. coli O157 avec des merguez peu
cuites (1 SHU et 10 cas de diarrhée)
 2002 : E. coli O148 avec du mouton peu cuit
(2 SHU et 9 cas de diarrhée)
 2004 : E. coli O157:H7 fromage au lait cru de
chèvre (4 malades, 2 SHU)
 2005 : 2 épidémies !!!!!

PLAN
I. Rappels
II. Données bactériologiques
III. Historique des épisodes épidémies
IV. Recherche des STEC dans les aliments
V. Epidémiologie des infections
DOSES INFECTIEUSES
TRES BASSES
QUELQUES BACTERIES /25 g
Multiplication bactérienne
non nécessaire, contamination
suffisante!!!
E. Coli O157:H7
Une méthode validée AFNOR en
France et une norme ISO


Séparation Immunomagnétique
(Dynabeads. Dynal)
Norme ISO EN 16654
Méthode VIDASTM (bioMérieux)
VIDAS
(AFNOR)
VIDAS ICE STRIP
IMS
(ISO)
Les différentes étapes de la
séparation immuno-magnetique
Jour
0 :
1- Enrichissement
2- Immuno-capture
3 - Séparation
4- Suspension
5- Isolement
Jour
1 :
6-Confirmation
Bactéries E. coli O157
et billes magnétiques
(microscopie électronique)
 Utilisation
des caractéristiques
biochimiques de E. coli O157:H7
(Mutants!)
sorbitol –
 b-glucuronidase –
 rhamnose –
 Résistance intermédiaire au céfixime et au
tellurite

Milieu CT-SMAC
Milieu CHROM agar
Milieu O157:H7 ID
(bioMérieux)
AUTRES STEC
METHODES DE DETECTION DES
STEC non O157
AUCUNE CARACTERISTIQUE
BIOCHIMIQUE COMMUNE !!!!!
Pas de gélose chromogène
METHODE
•Détection par PCR des gènes stx après
enrichissement
•Souches de STEC retrouvées après
hybridation stx à partir des bouillons stx
positifs, puis sérotypage et caractérisation
génétique des isolats
LA PCR
Matériels de biologie moléculaire
Électrophorèse en gel d’agarose de fragments
A B
C
D
E
F
G
H
I
eae A
EHEC
plasmid
stx 2
stx 1
uid A
eae
EHEC plasmid
RECOMMANDATIONS DE L’AFSSA
(28 Novembre 2001)
• Détection of E. coli O157:H7 et des autres
sérotypes O26, O103 et O111 avec les méthodes
validées AFNOR existantes, à partir des fromages au
lait cru et de la viande hachée de bœuf.
• La recherche du gène stx par PCR pour le contrôle
de la contamination des aliments par des STEC n’est
pas une approche pertinente :
• Gène stx fréquemment détecté dans les
aliments
•Définition d’une souche STEC pathogène non
encore établie
•PCR non réalisée en routine dans les
laboratoires de diagnostic agro-alimentaire
Pour les STEC non O157 : pas de
méthodes validées AFNOR !!!!
 Réflexion en cours (bioMérieux,
certains industriels..)
 Grande volonté des industriels de
l’agro-alimentaire de maîtriser et
de détecter ces pathogènes
émergents
 Nombreux programme de recherche
en cours

Mise au point de méthodes
de détection répondant aux
exigences des industriels de
l’agro-alimentaire
En cours !!!
Résultats du plan de
surveillance 2006 de la
contamination par E. coli
STEC dans les viandes
hachées réfrigérées
796
échantillons
analysés
Récapitulatif des résultats obtenus:
Positif
Nombre
Négatif
Nombre
% et [intervalle
de confiance à
95%]
Résultat PCR stx
739
(92.8%)
57
7.2% [5.4-9.3]
Souches d’E. coli STEC
isolées
45
12
1.5% [0.8-2.6]
Souches d’E. coli STEC
appartenant aux sérogroupes
O157, O26, O103, O111,
O145
0
0
0% [0.0-0.5]
Récapitulatif des résultats obtenus:
Gènes de virulence
Nombre de souches
stx1
2
stx2
4
eae
1
stx1 + stx2
1
stx2 + eae
1
stx2 + hly
1
stx1 + stx2 + hly
2
Total
12
PLAN
I. Rappels
II. Données bactériologiques
III. Historique des épisodes épidémies
IV. Recherche des STEC dans les aliments
V. Epidémiologie des infections
SOURCE/RESERVOIR
Portage sain
La coupable !!
CYCLE EPIDEMIOLOGIQUE
RESERVOIR ANIMAL
(surtout bovin)
Contenu
fécal
DENREES
ALIMENTAIRES
Abattoir : - carcasses : viandes
HOMME
EAU
ALIMENTS POUR
BETAIL :
(herbe, ensilage)
découpées - hachées
Traite :
- lait cru, fromage au
lait cru
Récolte : - fruits et végétaux
- denrées en contact
FECES, FUMIER, BOUES D ’EPANDAGE
DE STATION D ’EPURATION
Contamination
oiseaux insectes
CONTAMINATION
Parfentes
Ligature rectum
CONTAMINATION
Dépouillement
pattes postérieures
Section tarses
CONTAMINATION
Dépouillement
Elimination du cuir
CONTAMINATION
Fente sternum
CONTAMINATION
Eviscération
pelvienne
Eviscération
Abdominale
MULTIPLICATION
Rupture de la chaine du froid
PROPHYLAXIE

Hygiène générale en cours de fabrication

Eviter les contaminations fécales!!

Pas de critères microbiologiques

Bactéries indicatrices d’hygiène

Détection du pathogène (définition d’un plan
d’échantillonnage, d’un stade de
prélèvement,pool de prises d’essai..)