Recherche du portage anal des souches de Escherichia coli productrices de bêta-lactamases à spectre élargi chez les femmes enceinte

Généralités sur Escherichia coli 

Historique En 1885, Theodor Escherich, pédiatre et bactériologiste allemand, décrit en détail une bactérie appelée Bacterium coli commune, isolée pour la première fois dans les selles diarrhéiques de nourrissons. En 1919, en hommage aux travaux d’Escherich, Castellani et Chalmers proposent de renommer cette bactérie Escherichia coli (Grimont, P. 1987). Egalement appelé colibacille, E. coli est un coliforme fécal commensal du tube digestif de l’être humain et des mammifères. La mise en évidence de leur caractère potentiellement pathogène n’a été véritablement effectuée que depuis les années 1950. De nombreuses souches ont depuis été incriminées tant dans les diarrhées infantiles que dans des pathologies variées de localisations parfois extra-intestinales. E. coli peut ainsi être impliquée dans des diarrhées et gastro-entérites mais aussi dans des infections urinaires, des méningites, des septicémies, ou encore provoquer un syndrome hémolytique et urémique (SHU) connu aussi sous le nom de « maladie des hamburgers », parmi d’autres. L’extrême représentation de cette bactérie au sein de la flore digestive en fait un contaminant idéal (Esseili et al., 2008). Les maladies causées par E. coli ne sont pas restreintes à l’espèce humaine et touchent également de nombreux animaux (Rwego et al., 2008). 

Classification 

Le genre Escherichia appartient à la famille des Enterobacteriaceae avec Escherichia coli l’espèce typique. La classification est présentée dans le tableau I. 6 Tableau I : Classification de Escherichia coli. (Whitman et al., 2012). Règne Procaryotes Domaine Bactéries Embranchement Protobactéries Classe Gamma protéo bactéries Ordre Entérobacteriales Famille Enterobacteriaceae Genre Escherichia Espèces E. coli E. fergusonii E. hermannii E. vulneris E. blattae 

Caractères bactériologiques 

Caractères morphologiques

1. coli est un bacille à Gram négatif, de deux à trois micromètres de long sur six dixième de micromètre de large (Figure 1). Il est mobile grâce à une ciliature péritriche. Cependant, il existe des exceptions, certains E. coli sont immobiles et agazogènes (Alcalescens dispar). Ils ont l’aspect bipolaire typique des entérobactéries à la coloration de Gram (Farmer et al., 2007). 7 Figure 1: Aspect morphologique de E. coli vu au microscope électronique (Science Photo Library, 2017) 

 Caractères culturaux

1. coli est capable de croître sur des milieux de culture ordinaires sous une température optimale de 37 °C, mais la culture reste possible entre 20 °C et 40 °C. L’isolement de E. coli se fait sur les milieux de culture classiques des entérobactéries : Drigalski, Eosine Bleu de Methylène (EMB), MacConkey et Hektoen. Sur milieux solides après 18-24 h d’incubation, les colonies de E. coli sont lisses, brillantes et homogènes, à bords réguliers, de 2 à 3 mm de diamètre. Sur milieu EMB, E. coli donne des colonies à reflet métallique. En milieu liquide la croissance bactérienne induit un trouble uniforme du bouillon (Farmer et al., 2007). 

 Caractères biochimiques 

Les souches de E. coli fermentent le glucose avec ou sans production de gaz, réduisent les nitrates en nitrites et sont dépourvues d’oxydase. En outre, E. coli fermente le lactose, le mannitol, le sorbitol, produit l’indole à partir du tryptophane et ne possède pas d’uréase. Il n’utilise pas le citrate comme source de carbone et ne produit pas d’hydrogène sulfuré. (Farmer et al., 2007). 

Caractères antigéniques 

Une classification fondée en grande partie sur les travaux de Kauffman en 1944 permet de différencier les E. coli. Cette classification se base sur la détermination des antigènes de surface. Les antigènes bactériens sont au nombre de 3 : somatique (O), flagellaire (H) et de surface (K ) (Nataro JP, Kaper JB 1998). – Les antigènes somatiques O Composés de lipopolysaccharides complexes, ils contiennent une fraction protéique qui rend l’ensemble antigénique. C’est une toxine extrêmement puissante, responsable du choc endotoxinique. La fraction lipidique liée au polyoside est responsable de la toxicité ; injectée à l’homme ou à l’animal, elle provoque de la fièvre, une leucopénie suivie d’une leucocytose avec lymphopénie et éosinopénie. (Philippon A, 2001). – Les antigènes flagellaires H Ce sont des éléments de la structure du flagelle ou cil péritriche qui permet la mobilité de la bactérie. Le flagelle est l’organite bactérien permettant la mobilité. Il est composé de trois parties imbriquées : le corps basal, le crochet et le filament qui porte la spécificité antigénique et est exposé à l’extérieur de la bactérie. Certaines souches peuvent perdre leur mobilité par perte d’expression du flagelle et sont classées comme non mobiles (NM ou H-). Il existe près de 180 antigènes O différents et 56 antigènes H différents. Une combinaison spécifique d’un antigène O et d’un antigène H définit le sérotype (Machado et al., 1998). – Les antigènes de surface K Les antigènes de surface aussi appelés antigènes de capsule ou d’enveloppe sont présents de façon inconstante. Ce sont des polyosides acides qui ont été initialement divisés en trois types A, B et L. (Ramos Moreno et al., 2006). L’antigène L, thermolabile, est le plus fréquent. Le chauffage à 100 °C pendant une demi-heure le détruit et démasque l’antigène O le rendant accessible aux techniques de sérogroupage (Posl et al., 1998). 9 L’antigène A est plus rare et correspond véritablement à un antigène capsulaire. Le chauffage à 100 °C ne suffit pas à le détruire. (Posl et al., 1998). L’antigène B possède une thermolabilité intermédiaire entre les antigènes L et A. Un chauffage à 100 °C permet le sérogroupage mais ne supprime pas totalement l’antigène B. Un chauffage plus prolongé peut permettre de le détruire totalement (Posl et al., 1998). 

 Groupe phylogénétique 

coli est classée en 4 groupes phylogénétiques majeurs : A, B1, B2, D. Les groupes A et B1 regroupent les souches commensales tandis que les souches pathogènes extra intestinales font partie essentiellement du groupe B2. En terme de répartition, les souches des groupes A et B1 sont majoritaires devant celles des souches des groupes B2 et D qui en revanche sont souvent impliquées dans les manifestations pathologiques (Tenaillon et al., 2010 ; Lescat et al.,2013). 

Pouvoir pathogène et traitement 

Bien qu’étant une bactérie commensale, E. coli est également capable de survivre dans le milieu extérieur ; d’autre part il existe des souches pathogènes qui peuvent causer des infections chez l’homme ou l’animal; les plus fréquentes étant les infections digestives telles que les diarrhées, les gastro-entérites ou les infections du tractus urinaires (ITU). Sur un terrain immunodéprimé ou lorsque la bactérie est introduite dans d’autres tissus et en milieu hospitalier, des souches « non pathogènes » de E. coli peuvent être à l’origine de processus infectieux (Kaper et al., 2004). Elles peuvent être à l’origine d’infections extra-digestives telles que les infections localisées, abcès, septicémies, méningites, infections respiratoires, etc. Sur le plan physio-pathologique E. coli reste un « pathogène » des muqueuses et à ce titre, les points clés de sa stratégie d’infection sont la colonisation par adhésion spécifique ou aspécifique, puis la multiplication in situ ou éventuellement l’invasion des cellules adjacentes. Les dommages infligés à l’hôte 10 peuvent résulter d’une multiplication incontrôlée, d’une toxicité spécifique de la souche en cause, d’un effet lytique sur les cellules de l’hôte voir de nombreux autres mécanismes liés au type de la souche et à la localisation de l’infection. (Kosek et al., 2003 ; Russo et al., 2003). 

Facteurs de virulence – Les adhésines

 Lorsqu’une souche de E. coli pénètre dans une cavité de l’hôte, elle doit vaincre diverses défenses naturelles non spécifiques constituée par les flores commensales, la couche de mucus, les molécules à activité antibactérienne qui y sont associées… Après avoir surmonté ces défenses, E. coli arrive au contact des épithéliums. L’adhésion aux cellules épithéliales est un préalable au développement de nombreuses pathologies. Cette adhésion permet, en effet, à la bactérie de résister aux défenses mécaniques (péristaltisme, miction…) et, ce faisant, de se multiplier sur place, provoquant la formation de microcolonies. Les adhésines permettent l’adhésion aux épithéliums humains. Plusieurs adhésines sont retrouvées chez E coli, notamment les Fimbriae de type 1, de type P, de type S et les adhésines de la famille afa (Mainil J, 2003). – Les invasines et les toxines Les toxines une fois sécrétées, traversent l’épithélium intestinal et sont capables de diffuser par voie systémique, et d’être véhiculées jusqu’aux organes cibles par la circulation sanguine, soit via les globules rouges, soit par l’intermédiaire des polynucléaires (Mariani-Kurkdjian P, Bingen É 2012). Plusieurs toxines sont produites par E. coli incluant l’hémolysine (HlyA), le facteur nécrosant cytotoxique (Cnf1) et une protéase auto-transportée (Vat), l’hémolysine et le lipopolysaccharide (LPS) sont très immunogènes. Elles entraîneraient une réponse inflammatoire aiguë avec le recrutement de polynucléaires neutrophiles et causeraient des lésions tissulaires (Mariani-Kurkdjian P, Bingen É 2012). 11 – Le système de capture du fer ou sidérophore : Ils fournissent aux bactéries le fer indispensable à leur multiplication au détriment de la transferrine. On peut citer l’aérobactine et l’entérobactine (Escobar P. 2006). – La capsule La capsule est une structure polysaccharidique et antigénique (Ag K) qui entoure la paroi de certaines bactéries. Elle s’oppose à la phagocytose. Il en existe plus de 80 types différents chez les E. coli, mais seulement quelques-uns sont associés aux souches pathogènes extra intestinales (Russo TA. 2002). 

 Les infections digestives à Escherichia coli

 Les souches pathogènes de E. coli reconnues comme des agents responsables de syndromes diarrhéiques d’origine alimentaire ou hydrique appartiennent à six principaux pathotypes. Ils sont classés en fonction des signes cliniques et des facteurs de pathogénicité exprimés. 

 Escherichia coli entérotoxinogènes (ETEC) 

Les ETEC sont une des causes les plus fréquentes des diarrhées de l’enfant dans les pays en voie de développement et des voyageurs arrivant dans les zones endémiques. La moitié des cas de diarrhée du voyageur sont causés par des ETEC. Elles sont liées à la présence d’entérotoxines, les unes thermostables (ST), les autres thermolabiles (LT) et d’adhésines permettant aux bactéries d’adhérer aux cellules épithéliales de la muqueuse de l’intestin grêle et de s’y multiplier. Le support génétique de ces toxines est plasmidique tandis que celui des adhésines est très majoritairement chromosomique (Kotloff et al., 2013). 

 Escherichia coli entéro-pathogènes (EPEC)

 Responsables d’entérites épidémiques autrefois appelées gastro-entérites infantiles (GEI), ces souches de E. coli étaient une cause majeure de diarrhées chez les nourrissons dans les maternités et les crèches. Bien qu’ayant pratiquement disparu dans les pays industrialisés, ces souches continuent d’être responsables de diarrhées dans les pays en voie de développement. Les EPEC colonisent la muqueuse intestinale en adhérant très fortement aux entérocytes et produisent des lésions d’attachement et d’effacement caractérisées par la destruction localisée des microvillosités de la bordure en brosse. Ces phénomènes sont dus à des altérations du cytosquelette des cellules épithéliales (Kaper et al., 2004). 

 Escherichia coli entéro-hémorragiques (EHEC)

 Egalement appelées E. coli productrices de Shiga toxine (STEC) ou encore E. coli productrices de Véro toxine (VTEC) ; les EHEC sont associées à différentes affections chez l’homme (Kaper et al., 2004). Trois d’entre elles sont actuellement bien caractérisées : les entérocolites hémorragiques, le syndrome hémolytique et urémique, le purpura thrombotique et thrombocytopénique

Escherichia coli entéro-invasifs (EIEC)

 Elles sont à l’origine de syndromes dysentériques intermédiaires entre E. coli et Shigella caractérisés par une forte fièvre, des crampes abdominales et des nausées, accompagnées d’une diarrhée aqueuse. Ils provoquent des ulcérations de la muqueuse du gros intestin d’où la présence de pus et parfois de sang dans les selles (Kaper et al., 2004). 

 Escherichia coli entéro-agrégatifs ou EaggEC 

Ce pathotype, reconnu depuis quelques années, est associé plus particulièrement à des diarrhées aqueuses persistantes chez les jeunes enfants dans 13 les pays en développement (Inde, Brésil) mais aussi à des diarrhées sanglantes occasionnelles. Les souches EAggEC ou AAEC se caractérisent par un type d’adhésion agrégative en « briques empilées » à l’origine de nécroses au pôle apical des villosités avec œdème inflammatoire et hémorragique de la sous muqueuse. Elles élaborent deux entérotoxines, l’une thermostable et l’autre thermolabile (Kaper et al., 2004). 

 Escherichia coli à adhésion diffuse ou DAEC 

Ils ont été récemment associés à des diarrhées aiguës et persistantes chez l’enfant. Les diarrhées peuvent être aqueuses et contenir du mucus et la durée moyenne est de 8 jours. Les DAEC provoquent au niveau de l’intestin des lésions similaires aux lésions observables dans le cas d’infections liées aux EPEC et à certains EHEC (Servin AL, 2005). 

Les infections extra-digestives à Escherichia coli 

Les souches Ex-PEC ‟extra intestinal pathogenic Escherichia coli” se caractérisent par leur capacité à coloniser d’autres systèmes en dehors du système gastro-intestinal. Elles sont responsables entre autres d’ITU (cystites et pyélonéphrites), de méningites du nouveau-né, de sepsis, de pneumonie nosocomiale, voire d’ostéomyélites (Johnson JR et al,. 2002 ; Johnson JR et al., 2003). Plusieurs facteurs de virulence sont impliqués dans la pathogénicité de ces souches et comprennent principalement des systèmes d’adhésion, de synthèse de LPS et de capsule, des sidérophores et des toxines, qui sont codés par des plasmides, des bactériophages et des îlots génomiques de pathogénicité. Parmi les ExPEC, on peut distinguer le sous‐pathovar UPEC (E. coli uropathogènes), fréquemment isolé dans les ITU. Il est responsable de près de 90 % des infections urinaires communautaires et constitue également un problème 14 en terme d’infections associées aux soins et de récidive à l’hôpital (Kaper et al., 2004). Le sous‐pathovar MNEC (E. coli méningitiques) est également classé parmi les ExPEC. Les MNEC sont l’une des causes principales de méningite chez le nouveau-né, avec une mortalité qui peut atteindre 40 %, et des risques élevés de séquelles neurologiques(Dawson et al., 1999). Elles sont représentées par un petit groupe de bactéries de sérotype « O », avec 80 % des MNEC portant un antigène capsulaire de type K1. Lors d’une méningite, l’invasion bactérienne se fait par voie sanguine, et la sévérité de la maladie est associée au taux de bactériémie. Le seuil de déclenchement d’une méningite est de >103 CFU par ml de sang (Kim KS, 2001). 

Traitement 

 Traitement curatif

 Le traitement des infections urinaires et biliaires repose sur l’antibiothérapie et la correction des facteurs favorisants (anatomiques, calculs…). Celui des diarrhées aigües à colibacilles repose surtout sur la réhydratation. Le traitement des infections péritonéales repose sur le drainage et l’antibiothérapie (Croxen M, 2010). E. coli est généralement sensible aux antibiotiques. Parmi les bêtalactamines, sont actifs les pénicillines du groupe A (aminopénicillines), les carboxypénicillines, les céphalosporines, les acyluréidopénicillines, les carbapénèmes et les monobactams. Les aminosides et les polypeptides ainsi que les quinolones sont également actifs (Phillipon A, Arlet G 2012). 

Traitement préventif 

Le traitement préventif fait surtout appel aux mesures d’hygiène notamment alimentaire et aux mesures d’hygiènes individuelles (Croxen M, 2010) 

 La résistance bactérienne aux antibiotiques 

 Définition de la résistance bactérienne Une souche est dite résistante lorsqu’elle supporte une concentration d’antibiotique notamment plus élevée que celle qui inhibe le développement de la majorité des autres souches de la même espèce (Chabbert YA, 1982). 

Les différents types de résistance 

Résistance naturelle ou intrinsèque 

La résistance naturelle ou intrinsèque est un caractère d’espèce qui touche toutes les bactéries de l’espèce considérée. Elle est propre au genre ou à l’espèce considérée. Elle est stable, transmise à la descendance car ayant pour support génétique le chromosome bactérien, mais elle n’est pas ou peu transmissible sur un mode horizontal (Lozniewski et al., 2010). La résistance naturelle détermine les phénotypes « sauvages » des espèces bactériennes vis-à-vis des antibiotiques (Mayer et al., 2000).

Résistance acquise 

Le terme de résistance acquise est utilisé pour désigner des processus permettant à des bactéries appartenant à une espèce originellement sensible de devenir résistante à un ou plusieurs antibiotiques (Chopra et al., 2003). Il s’agit d’un caractère qui ne concerne que quelques (ou parfois de nombreuses) souches d’une espèce donnée. La résistance acquise résulte d’une modification du capital génétique de la bactérie, lui permettant de tolérer une concentration d’antibiotique plus élevée que celle qui inhibe les souches sensibles de la même espèce. Elle est souvent médiée par un support génétique faisant partie d’éléments mobiles (plasmides, transposons, intégrons) et a la faculté d’être transmissible horizontalement, parfois entre espèces différentes. Elle peut aussi résulter de la modification du patrimoine génétique après mutation (10 %). On dit qu’elle est chromosomique (Paris M, Hurablele M, 1986).