LES ESCHERICHIA COLI PRODUCTEURS DE SHIGA-TOXINES (STEC)

1. LES ESCHERICHIA COLI PRODUCTEURS DE SHIGA-TOXINES (STEC) Dr. THEVENOT Unité de Microbiologie Alimentaire et Prévisionnelle de l’école nationale vétérinaire de Lyon.

2. PLAN • Rappels • II. Données bactériologiques • III. Historique des épisodes épidémiques • IV. Recherche des STEC dans les aliments • V. Epidémiologie des infections

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 : RAPPELS { Escherichia coli ~ 700.000 Infections urinaires ETEC Toxines LT, ST UPEC EPEC eae, bfp EHECeae, VT EIEC Invasion EAggEC afa , LT DAEC afa

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

5. PLAN • Rappels • II. Données bactériologiques • III. Historique des épisodes épidémiques • IV. Recherche des STEC dans les aliments • V. Epidémiologie des infections

6. II. DONNEES BACTERIOLOGIQUES II.1. Classification II.2. Physiologie II.3. Facteurs de virulence

7. 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)

8. 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

9. II. DONNEES BACTERIOLOGIQUES II.1. Classification II.2. Physiologie II.3. Facteurs de virulence

10. 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

11. CROISSANCE/SURVIE - pH minimal de croissance: 4.5 Mais certaines souches résistent à des pH plus bas: Tolérance à l’acidité

12. DESTRUCTION - E. coli n’est pas considérée comme une bactérie thermorésistante: traitement thermiques efficaces vis-à-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

13. II. DONNEES BACTERIOLOGIQUES II.1. Classification II.2. Physiologie II.3. Facteurs de virulence

14. II.3. FACTEURS DE VIRULENCE • Adhérence à la muqueuse digestive • Production de verotoxine ou shigatoxine • Autres facteurs de pathogénicité

15. Lésions d ’attachement et d’effacement (Knutton et al, Infect. Immun. 1987) gène eae ( LEE sur îlot de pathogénicité PAI III) Productionde verotoxines = shigatoxines ( gène stx)

16. Piédestal

17. FACTEURS DE VIRULENCE • Adhérence à la muqueuse digestive • Production de verotoxine ou shigatoxine • Autres facteurs de pathogénicité

18. 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) n Productions de verotoxines ou Shiga like toxines

19. B B A 32kDa B B B B B A 32kDa B B B Gb3 (globotriosyl céramide) LES VEROTOXINES

20. 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

21. Stx Passage dans le sang et transport par les PNN Organes cibles PATHOGENIE Infection intestinale Diarrhée banale/ Colite hémorragique

22. 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 90% d'homologie Stx2c/d 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

23. FACTEURS DE VIRULENCE • Adhérence à la muqueuse digestive • Production de verotoxine ou shigatoxine • Autres facteurs de pathogénicité

24. 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

25. 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

26. 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

28. PLAN • Rappels • II. Données bactériologiques • III. Historique des épisodes épidémiques • IV. Recherche des STEC dans les aliments • V. Epidémiologie des infections

29. III. HISTORIQUE DES EPIDEMIES III.1. Historique III.2. Epidémies majeures III.3. En France

30. 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

31. III. HISTORIQUE DES EPIDEMIES III.1. Historique III.2. Epidémies majeures III.3. En France

32. Ecosse, 1996 400 cas 18 décès X ? X ? X X ? ? X X X X X X » ? » » ? » SAKAI 1996 SAKAI 1996 X X X X X X 9000 cas 100 SHU 9 décès 9000 cas » Eau du robinet » » Eau du robinet » Eau du robinet Eau du robinet Hamburger Hamburger Hamburger Hamburger Boeuf d'élevage Boeuf d'élevage Boeuf d'élevage Boeuf d'élevage X Personne à personne X Personne à personne Jus de pomme Jus de pomme Jus de pomme Jus de pomme Pomme de terre crue Pomme de terre crue Pomme de terre crue Pomme de terre crue ? Inconnu Baignade dans un lac ? Inconnu Baignade dans un lac Baignade dans un lac Baignade dans un lac Lait cru Lait cru Lait cru Lait cru 1993 700 cas 55 SHU 4 décès USA 1982-1999 236 épidémies 195 documentées Alimentation 66% Interhumaine 20% Eau de boisson 8% Jeux d ’eau 4 % Contact/ animal 2%

35. 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

36. Modes et voies de transmission des infections à EHEC(données USA 1982-2002) Rangel et al. 2005 • Transmission alimentaire (52%) : aliments contaminés (produits carnés (41%), produits laitiers, légumes crus …) • 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%)

37. Accidents alimentaires et aliments responsables • 1)Viande de bœuf : « hamburger », 1993 Washington • 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)

38. III. HISTORIQUE DES EPIDEMIES III.1. Historique III.2. Epidémies majeures III.3. En France

39. 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

40. Épidémies d’infections à EHECen 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 !!!!!

47. PLAN • Rappels • II. Données bactériologiques • III. Historique des épisodes épidémies • IV. Recherche des STEC dans les aliments • V. Epidémiologie des infections

48. DOSES INFECTIEUSES TRES BASSES QUELQUES BACTERIES /25 g Multiplication bactérienne non nécessaire, contamination suffisante!!!

49. E. Coli O157:H7