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Escherichia coli O157:H7 et les Escherichia producteurs de Shigatoxines (STEC) dans la viande

Escherichia coli O157:H7 et les Escherichia producteurs de Shigatoxines (STEC) dans la viande Bien comprendre le mécanisme d’infection pour mieux combattre la maladie. Pr Christine VERNOZY-ROZAND Journées  « STEC Experts » 25-26 juin 2008.

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Escherichia coli O157:H7 et les Escherichia producteurs de Shigatoxines (STEC) dans la viande

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  1. Escherichia coli O157:H7 et les Escherichia producteurs de Shigatoxines (STEC) dans la viande Bien comprendre le mécanisme d’infection pour mieux combattre la maladie Pr Christine VERNOZY-ROZAND Journées  « STEC Experts » 25-26 juin 2008

  2. Infections à E. coli producteurs de Shigatoxines • Préoccupation de santé publique dans les pays industrialisés • Formes cliniques variées : • Diarrhée parfois sanglante • SHU : principale cause IRA chez l’enfant < 3 ans • PTT chez les adultes • Complications neurologiques et séquelles rénales • Létalité : 1 à 6 % • Potentiel épidémique

  3. 173 Ag O 80 Ag K 56 Ag H E.coli intestinaux E.coli extra-intestinaux Méningites néonatales hly K1 , pap O1,O7, O16,O18 sfa H7 fimbriae type 1 sfa OmpA ibe 10 E.COLI : POUVOIR PATHOGENE { Escherichia coli ~ 700.000 Infections urinaires ETEC Toxines LT, ST UPEC EPEC eae, bfp EHEC eae, VT EIEC Invasion EAggEC afa , LT DAEC afa

  4. Escherichia coli VTEC=STEC (stx gene) EHEC = STEC isolé des malades E. coli O157:H7, O103, O26, O111..) Définitions

  5. VIRULENCE DES EHEC

  6. Facteurs de virulence • Adhésion à la muqueuse digestive • Production de verotoxine ou shigatoxine • Autres facteurs de pathogénicité

  7. Locus d’effacement des Entérocytes (LEE) Système de sécrétion de Type III Récepteur Intimine tir eae Protéines effectrices espA, espB, espD = Seringue moléculaire Lésions d’attachement et d’effacement • - Au niveau du colon et du caecum • Effacement et / ou destruction des microvillosités de l'épithélium intestinal • Condensation de l'actine cellulaire piédestal • Adhésion étroite par l'intermédiaire de l’intimine produit du gène eae (Knutton et al, Infect. Immun. 1987)

  8. Piédestal

  9. Multiplication des EHEC au niveau du colon sans invasion • Synthèse de Shiga toxines diffusant dans tout l'organisme

  10. 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) • Récepteurs Gb3 (cellules intestinales , capillaires sanguins) mort par arrêt de la synthèse protéique n Verotoxines ou Shiga like toxines

  11. Verotoxine ou shigatoxine Nouvelle dénomination Ancienne dénomination gène protéine Toxine de Shiga stx Stx 99 % d'homologie Toxine Shiga-like de type I ou (SLT-I) ou vérotoxine 1(VT1) stx1 Stx1 55 % d'homologie SLT-II ou VT2 stx2 Stx2 Stx2c/d 90% d'homologie SLT-IIc/d ou VT2c/d stx2c/d stx 2e/f Stx2e/f SLT-II/f ou VT2e/f Autres variants décrits très récemment : stx2 g, . stx2-NV206

  12. Protéines espA, espB, espD Système de sécrétion de type III Tir eae stx1 stx2 Chromosome Gènes codant les facteurs de virulence LEE espP KatP ehx Plasmide 90 Kb

  13. Récepteurs glycolipidiques Recepteurs glycolipidiques Globotriosylcéramide (Gb3) à la surface des entérocytes, capillaires du TD    sur les cellules endothéliales du rein humain    dans les glomérules des enfants < 2 ans    Masqué chez l'adulte    sur les cellules endothéliales du pancréas et du système    nerveux central Lingwood, Nephron, 1994

  14. B B A 32kDa B B B B B A 32kDa B B B Gb3 (globotriosyl céramide) LES SHIGATOXINES

  15. Mécanisme d ’action de la toxine ENDOCYTOSE Pénétration dans l ’entérocyte Protéolyse Libération des fragments actifs A Mort cellulaire ARNm Inhibition de la sous unité 60S du ribosome

  16. Autres facteurs de pathogénicité Hémolysine : gène ehxA (plasmides) • Système de transport du fer : gène chuA (chromosome) • • 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 • Toxine Clostridium difficile like Law, J Applied Microb, 2000 •

  17. Stx Passage dans le sang et transport par les PNN Organes cibles Pathogénie Infection intestinale Diarrhée Colite hémorragique

  18. CLINIQUE

  19. Ingestion de EHEC 3- 4 jours 10% Crampes abdominales, diarrhée non sanglante Résolution 90% 90% Diarrhée sanglante Résolution 7 jours 10% SHU 5% décès ~ 30% Protéinurie ~ 60% Résolution 5% IRC ? Complications tardives Heuvelink,2000

  20. SHU Caractéristiques cliniques à la phase aiguëwww.invs.sante.fr; Gerber 2002 ; Loirat 2004 ; Noris 2005 ; Lynn 2005 Diarrhée prodromique 90-95 % sanglante 60-70 % Intervalle entre diarrhée et SHU 5-6 jours (1 à 35 j) Transfusion à la phase aiguë≃ 70 % Dialyse à la phase aiguë 50 %-60 % Complications neurologiques ≃ 20 % Complications intestinales/pancréatiques ≃ 10 % Cardiomyopathie ≃ 2 % Décès à la phase aiguë 1 %-2 % en France

  21. SHU POST-DIARRHEE (D+) SHU défini par la triade anémie hémolytique (Hb<10 g/dl) + schizocytes thrombopénie (< 150 000/mm3) insuffisance rénale aiguë SHU D+ 90-95 % des SHU du à une infection à E.coli producteurs de shiga toxine (Stx)

  22. Surveillance du SHUchez les enfants de moins de 15 ans • Recherche des STEC non réalisée en routine dans les laboratoires d'analyses médicales • Mise en place en 1996 • Volontariat de néphrologues pédiatres de 31 centres hospitaliers (Société de Néphrologie Pédiatrique) • Coordination par l’Institut de veille sanitaire • Collaboration avec le Centre National de Référence des Escherichia coli et Shigella et le laboratoire associé

  23. Objectifs de la surveillance du SHU • Suivre les tendances spatio-temporelles du SHU • Identifier les sérogroupes de STEC responsables du SHU • Détecter les foyers de cas groupés de SHU ou d’infections à STEC

  24. Modalités de la surveillance du SHU Données collectées • Informations cliniques et biologiques • Expositions à des facteurs de risque connus : • Consommation de viande bovine, de produits laitiers, • Cas de diarrhée dans l’entourage, • Contact avec des animaux de ferme, • Baignade • Confirmation microbiologique : • détection d’anticorps sériques dirigés contre 7 STEC • détection de gènes codant les Shigatoxines • isolement de souches de STEC dans les selles

  25. Résultats de la surveillance du SHU 1996-2005 • Participation constante de 31 néphrologues pédiatres • 859 cas de SHU notifiés pour 1996-2005 • Incidence annuelle 0,7 / 100 000 • stable depuis 1996 : < 1 / 100 000 enfants de moins de 15 ans

  26. Italie (1988-2000) 0,28/100 000 enfants de moins de 15 ans (Tozzi, Caprioli et al. 2003) ; • Danemark (1997-2000) 0,67/100 000 enfants de moins de 5 ans (Scheutz, Olesen et al. 2001); • Allemagne et Autriche (1997-2000) respectivement 0,71/100 000 et 0,36/100 000 enfants de moins de 15 ans (Gerber, Karch et al. 2002), Fischer et al., 2001) ; • Belgique (1996) 0,42/100 000 enfants de moins de 15 ans (Pierard et al., 1999) ; • Angleterre, Écosse, Pays de Galles et Irlande du Nord (1997-2001) respectivement 0,71, 1,56, 0,71 et 0,97/100 000 enfants de moins de 16 ans (Lynn et al., 2005).

  27. SHU D+INCIDENCE ANNUELLE CHEZ L’ENFANT (< 15 ans) EN France 1996-2006 Réseau de Surveillance, Institut de Veille Sanitaire (InVS) et Société de Néphrologie Pédiatrique www.invs.sante.fr

  28. 2007 - 2008 • 2007 : 72 cas ont été déclarés • En 2008 : 31 jusqu’au 18 juin 2008  • Plusieurs retraits des produits alimentaires, concernant principalement la viande de bœuf hachée, ont été effectués depuis mars 2008 • 31 cas de SHU ont été identifiés jusqu’au 18 juin 2008, ce que ne représente pas une augmentation dans le nombre de cas habituel • Un épisode de cas groupés du SHU en cours d’investigation • Aucun cas identifié n’a rapporté la consommation des aliments concernés par les retraits effectués en 2008

  29. SHU :AGE DE SURVENUEFrance, 1996-2006 ▪ Les 2/3 des enfants ont moins de 3 ans → incidence annuelle avant 3 ans : 2.3/105 ▪ 15 % des enfants ont moins de 1 an, dont 5 % ont moins de 6 mois ▪ Âge minimum : 7 jours

  30. Résultats de la surveillance du SHUCaractéristiques des cas de SHU • Age médian : 27 mois [extrêmes : 15 jours-15 ans] • Incidence la plus élevée chez ≤ 2 ans : 2,3 / 100 000 • <= 1ans : 40 % (344) • <= 3 ans : 71% (609) • <= 5 ans : 83 % (718) • <= 10 ans : 96,5 % (829) • 53% de filles • Durée hospitalisation moyenne : 10 jours (1-93) • 9 décès (létalité = 1%)

  31. SHU (D+)INCIDENCE ANNUELLE MOYENNE DEPARTEMENTALEFrance, 1996-2006 Incidence annuelle la plus élevée : Régions : Franche Comté 1.6/105 Bretagne 1.3/105 Départements : Finistère 2.2/105 Territoire de Belfort1.9/105

  32. Recrudescence estivale :51% des SHU entre juin et septembre

  33. Sérogroupes d’EHEC impliqués dans ces SHU Confirmation d’infection à STEC : 64% (798 testés) Infection O157 : 84% (433/514) sérologies positives ou isolement Parmi ces infections à STEC confirmées. O26 (6%), O103 (3%), O145 (2%), O91, O111 et O55 (1%).

  34. Proportion de sérogroupes non O157 identifiée parmi les souches STEC • 10% (1996-2001) • 23% (2002-2006). • Forte prédominance du sérogroupe O157 très probablement liée à une sous estimation du nombre réel d’infections à STEC non O157, due à l’absence de stratégies d’isolement efficaces pour ces souches à ce jour

  35. Facteurs de risque de survenue du SHU sporadiques chez l’enfant Étude 2000-2001 : 105 cas de SHU / 196 témoins • consommation de steak haché de bœuf peu cuit • existence de cas de diarrhée dans le foyer familial ou dans la collectivité • consommation d’eau de puits non traitée • contact avec des bovins en été (SHU à STEC)

  36. Résultats de la surveillance du SHU Epidémies • Majorité de cas sporadiques • 5 épidémies depuis 1996 • E. coli O157, merguez (2000), 10 cas infection STEC dont 2 SHU adultes, Tiac familiale • E. coli O148, viande de mouton mal cuite (2002) , Tiac familiale • E. coli O157 fromage de chèvre frais (2004), 2 cas SHU famille • E. coli O157 , steak haché congelé (2005), 69 cas d’infection à STEC dont 17 SHU (16 enfants) • E coli O26, camembert au lait cru (2005), 17 enfants avec SHU

  37. Diagnostic bactériologique

  38. Diagnostic bactériologique des infections à STEC • Recueil des selles • STEC : portage bref • 4 à 7 jours maximum • après le début des symptômes • Tarr, CID, 1995

  39. Selles ou écouvillonnage rectal Culture gènes de virulence Diagnostic bactériologique des infections à STEC Sérologie Anticorps anti LPS

  40. METHODES DE DETECTION DES STEC non O157 Isolement - Drigalski, Hektoen - Gélose au sang - enterohemolysin agar Agglutination des sérotypes « EPEC » classiques Mise en évidence des gènes de virulence

  41. Mise en évidence des gènes de virulence • Directement dans les selles après enrichissement (4 à 6h en eau peptonée) • Sur les colonies suspectes • Sur une primoculture de la selle PCR

  42. PCR MULTIPLEX Sur les selles de patients atteints de SHU

  43. PCR POSITIVE Isolement de la bactérie indispensable Etudes épidémiologiques moléculaires (Ribotypie, pulsotypie)

  44. M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 M Epidémie du Sud Ouest - 2005 E.coli O157 H7 PFGE après digestion par XbaI 1 –profil 2 2 - profil 3 3 – profil 4 4-12 : profil 1 retrouvé chez - 38 souches humaines - 34 souches de steaks 13 = souche non reliée 1 14 = souche non reliée 2 M : marqueur de poids moléculaire profil 1

  45. Diagnostic sérologique des infections à STEC Sérum précoce et sérum tardif • Mise en évidence des anticorps anti LPS de 25 serogroupes d' E.coli dont O157 : H7 • Ac de classe IgA, IgM, et IgG • Techniques :  ELISA, immunoblotting, hémagglutination • Indispensable - pour les études épidémiologiques lorsque la mise en évidence des STEC dans les selles est négative ou impossible - l ’identification des autres sérogroupes STEC

  46. Conclusion • Incidence stable depuis 1996 (< 1/ 100 000) • Incidence du SHU en France comparable à celle d'autres pays européens • Forte prévalence du sérogroupe O157 • Infection par d'autres sérogroupes non O157 en augmentation

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