1 Escherichia coli O157:H7 et les Escherichia producteurs de Shigatoxines (STEC) dans la viande Bien...
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1
Escherichia coliEscherichia coli O157:H7 et les O157:H7 et les EscherichiaEscherichia producteurs de producteurs de
Shigatoxines (STEC)Shigatoxines (STEC)dans la viande dans la viande
Bien comprendre le mécanisme Bien comprendre le mécanisme d’infection pour mieux combattre la d’infection pour mieux combattre la
maladiemaladie
Pr Christine VERNOZY-Pr Christine VERNOZY-ROZANDROZAND
Journées « STEC Experts » Journées « STEC Experts » 25-26 juin 200825-26 juin 2008
2
Infections à Infections à E. coliE. coli producteurs de producteurs de
ShigatoxinesShigatoxines
Préoccupation de santé publique dans lesPréoccupation de santé publique dans les pays industrialiséspays industrialisés
Formes cliniques variées : Formes cliniques variées : Diarrhée parfois sanglante Diarrhée parfois sanglante SHU : principale cause IRA chez l’enfant < 3 ansSHU : principale cause IRA chez l’enfant < 3 ans PTT chez les adultesPTT chez les adultes Complications neurologiques et séquelles rénalesComplications neurologiques et séquelles rénales Létalité : 1 à 6 %Létalité : 1 à 6 %
Potentiel épidémiquePotentiel épidémique
3
E.coli extra-intestinauxE.coli intestinaux
ETEC Toxines LT, STEPEC eae, bfpEHEC eae, VT
EIEC Invasion EAggEC afa, LTDAEC afa
Infections urinaires Méningitesnéonatales
hlypapsfafimbriae type 1
K1,O1,O7, O16,O18H7
sfaOmpAibe 10
Escherichia coli
173 Ag O 80 Ag K 56 Ag H
~ 700.000{E.COLI : POUVOIR PATHOGENE
UPEC
4
DéfinitionsDéfinitions
Escherichia coli
VTEC=STEC(stx gene)
EHEC = STEC isolé desmalades
E. coli O157:H7, O103, O26, O111..)
5
VIRULENCE DES EHECVIRULENCE DES EHEC
6
Facteurs de virulenceFacteurs de virulence
Adhésion à la muqueuse Adhésion à la muqueuse digestivedigestive
Production de verotoxine ou Production de verotoxine ou shigatoxineshigatoxine
Autres facteurs de Autres facteurs de pathogénicitépathogénicité
7
- 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)
Locus d’effacement des Entérocytes (LEE)
Récepteur Intimine tir eae
Protéines effectricesespA, espB, espD
Système de sécrétion de Type III
= Seringue moléculaire
Lésions d’attachement et d’effacement
8
Piédestal
9
Multiplication des EHEC au Multiplication des EHEC au niveau du colon sans invasionniveau du colon sans invasion
Synthèse de Shiga toxines Synthèse de Shiga toxines diffusant dans tout l'organismediffusant dans tout l'organisme
10
Verotoxines ou Shiga like toxines
Exotoxines protéiquesEffet cytopathogène sur cellules Vero, HeLaSynthèse 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
11
Ancienne dénomination
Nouvelle dénomination
gène protéine
Toxine de Shiga stx Stx
Toxine Shiga-like de type I ou(SLT-I) ou vérotoxine 1(VT1)
stx1 Stx1
SLT-II ou VT2 stx2 Stx2
SLT-IIc/d ou VT2c/d stx2c/d
SLT-II/f ou VT2e/f stx 2e/f
99 % d'homologie
55 % d'homologie
90% d'homologie
Verotoxine ou shigatoxine
Stx2c/dStx2e/f
Autres variants décrits très récemment : stx2 g, . stx2-
NV206
12
ChromosomeChromosome
Système de sécrétionde type III
Tir eaeProtéines
espA, espB, espD
stx1
stx2
LEE
Plasmide
90 Kb
espP
KatP
ehx
Gènes codant les facteurs de virulence
13
Recepteurs glycolipidiquesRécepteurs 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
AA32kDa32kDa
BB
BBBB
BB
BB
Gb3Gb3 (globotriosyl céramide)(globotriosyl céramide)
AA32kDa32kDa BB
BB
BB
BB BB
LES SHIGATOXINES
15
Inhibition de la Inhibition de la sous unité 60S sous unité 60S du ribosomedu ribosome
ENDOCYTOSEENDOCYTOSEPénétration Pénétration dans dans l ’entérocytel ’entérocyte
ProtéolyseProtéolyse Libération des Libération des fragments actifs Afragments actifs A
ARNmARNm Mort Mort cellulairecellulaire
Mécanisme d ’action de la toxine
16
•
• Hémolysine: gène ehxA (plasmides)
•Système de transport du fer : gène chuA (chromosome)
Résistance à l'acidité gastrique : gène Résistance à l'acidité gastrique : gène rporpoSS codant codant pour un facteur permettant la survie du germe à un pour un facteur permettant la survie du germe à un pH <2,5pH <2,5
Serine protéase (Serine protéase (EspPEspP) plasmidique : clivage du ) plasmidique : clivage du facteur Vfacteur V
Enterotoxine thermostable Enterotoxine thermostable EAST1EAST1: diarrhée aqueuse: diarrhée aqueuse Catalase (Catalase (KatPKatP) plasmidique : burst oxydatif des PNN ) plasmidique : burst oxydatif des PNN
et des macrophageset des macrophages Toxine Toxine Clostridium difficileClostridium difficile like like
Law, J Applied Microb, 2000Law, J Applied Microb, 2000
Autres facteurs de pathogénicité
17
PathogéniePathogéniePathogéniePathogénieInfection intestinale
DiarrhéeColite hémorragique
Passage dans le sanget transport par les PNN
Stx
Organes cibles
18
CLINIQUECLINIQUE
19
~ 30% Protéinurie
~ 60% Résolution
Complications tardives?Heuvelink,2000
3- 4 jours
90%
90%
10%7 jours
10%
Ingestion de EHEC
Crampes abdominales, diarrhée non sanglante
Résolution
RésolutionDiarrhée sanglante
SHU
5% décès
5% IRC
20
SHU SHU Caractéristiques cliniques à la phase aiguëCaractéristiques cliniques à la phase aiguë
www.invs.sante.frwww.invs.sante.fr; Gerber 2002 ; Loirat 2004 ; Noris 2005 ; ; Gerber 2002 ; Loirat 2004 ; Noris 2005 ; Lynn 2005Lynn 2005
Diarrhée prodromiqueDiarrhée prodromique 90-95 %90-95 %sanglantesanglante 60-70 %60-70 %
Intervalle entre diarrhée et SHUIntervalle entre diarrhée et SHU 5-6 jours (1 à 35 5-6 jours (1 à 35 j)j)
Transfusion à la phase aiguëTransfusion à la phase aiguë ≃ 70 %≃ 70 %
Dialyse à la phase aiguëDialyse à la phase aiguë 50 %-60 %50 %-60 %
Complications neurologiquesComplications neurologiques ≃ 20 %≃ 20 %
Complications intestinales/pancréatiquesComplications intestinales/pancréatiques ≃ 10 % ≃ 10 %
CardiomyopathieCardiomyopathie ≃ 2 % ≃ 2 %
Décès à la phase aiguëDécès à la phase aiguë 1 %-2 % en France1 %-2 % en France
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SHU POST-DIARRHEE (D+)SHU POST-DIARRHEE (D+)
SHU défini par la triadeSHU défini par la triade
anémie hémolytique (Hb<10 g/dl) + schizocytesanémie hémolytique (Hb<10 g/dl) + schizocytes
thrombopénie (< 150 000/mmthrombopénie (< 150 000/mm33))
insuffisance rénale aiguëinsuffisance rénale aiguë
SHU D+SHU D+ 90-95 % des SHU90-95 % des SHU
du à une infection à du à une infection à E.coliE.coli producteurs de shiga producteurs de shiga
toxine (Stx)toxine (Stx)
22
23
Surveillance du SHUSurveillance du SHUchez les enfants de moins de 15 chez les enfants de moins de 15
ansans Recherche des STEC non réalisée en Recherche des STEC non réalisée en
routine dans les laboratoires d'analyses routine dans les laboratoires d'analyses médicalesmédicales
Mise en place en 1996Mise en place en 1996 Volontariat de néphrologues pédiatres de Volontariat de néphrologues pédiatres de
31 centres hospitaliers (Société de 31 centres hospitaliers (Société de Néphrologie Pédiatrique) Néphrologie Pédiatrique)
Coordination par l’Institut de veille Coordination par l’Institut de veille sanitairesanitaire
Collaboration avec le Centre National de Collaboration avec le Centre National de Référence des Référence des Escherichia coliEscherichia coli et et Shigella Shigella et le laboratoire associéet le laboratoire associé
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Objectifs de la surveillance Objectifs de la surveillance du SHUdu SHU
Suivre les tendances spatio-Suivre les tendances spatio-temporelles du SHUtemporelles du SHU
Identifier les sérogroupes de STEC Identifier les sérogroupes de STEC responsables du SHUresponsables du SHU
Détecter les foyers de cas groupés Détecter les foyers de cas groupés de SHU ou d’infections à STECde SHU ou d’infections à STEC
25
Modalités de la surveillance du Modalités de la surveillance du SHUSHU
Données collectées Données collectées
Informations cliniques et biologiquesInformations cliniques et biologiques
Expositions à des facteurs de risque Expositions à des facteurs de risque connus : connus :
Consommation de viande bovine, de produits laitiers,Consommation de viande bovine, de produits laitiers, Cas de diarrhée dans l’entourage, Cas de diarrhée dans l’entourage, Contact avec des animaux de ferme, Contact avec des animaux de ferme, BaignadeBaignade
Confirmation microbiologique : Confirmation microbiologique : détection d’anticorps sériques dirigés contre 7 STEC détection d’anticorps sériques dirigés contre 7 STEC détection de gènes codant les Shigatoxines détection de gènes codant les Shigatoxines isolement de souches de STEC dans les sellesisolement de souches de STEC dans les selles
26
Résultats de la surveillance du SHU Résultats de la surveillance du SHU 1996-20051996-2005
Participation constante de 31 Participation constante de 31 néphrologues pédiatresnéphrologues pédiatres
859 cas de SHU notifiés pour 1996-2005859 cas de SHU notifiés pour 1996-2005 Incidence annuelle 0,7 / 100 000 Incidence annuelle 0,7 / 100 000 stable depuis 1996 : stable depuis 1996 :
< 1 / 100 000 enfants de moins de 15 < 1 / 100 000 enfants de moins de 15 ans ans
27
ItalieItalie (1988-2000) (1988-2000) 0,28/100 0000,28/100 000 enfants enfants de moins de 15 ans (Tozzi, Caprioli et al. de moins de 15 ans (Tozzi, Caprioli et al. 2003) ;2003) ;
DanemarkDanemark (1997-2000) (1997-2000) 0,67/100 0000,67/100 000 enfants de moins de 5 ans (Scheutz, enfants de moins de 5 ans (Scheutz, Olesen et al. 2001);Olesen et al. 2001);
Allemagne et AutricheAllemagne et Autriche (1997-2000) (1997-2000) respectivement respectivement 0,71/100 0000,71/100 000 et et 0,36/100 0,36/100 000000 enfants de moins de 15 ans (Gerber, enfants de moins de 15 ans (Gerber, Karch et al. 2002), Fischer et al., 2001) ;Karch et al. 2002), Fischer et al., 2001) ;
Belgique Belgique (1996) (1996) 0,42/100 0000,42/100 000 enfants de enfants de moins de 15 ans (Pierard et al., 1999) ;moins de 15 ans (Pierard et al., 1999) ;
Angleterre, Écosse, Pays de Galles et Angleterre, Écosse, Pays de Galles et Irlande du Nord (1997-2001Irlande du Nord (1997-2001) ) respectivement respectivement 0,71, 1,56, 0,71 et 0,71, 1,56, 0,71 et 0,97/100 0000,97/100 000 enfants de moins de 16 ans enfants de moins de 16 ans (Lynn et al., 2005).(Lynn et al., 2005).
28
SHU D+SHU D+INCIDENCE ANNUELLE CHEZ L’ENFANT (< 15 ans) INCIDENCE ANNUELLE CHEZ L’ENFANT (< 15 ans)
EN France 1996-2006EN France 1996-2006
Année Année
Nombre de cas de SHUNombre de cas de SHU Incidence annuelleIncidence annuelle(pour 10(pour 1055 enfants < 15 ans) enfants < 15 ans)
19961996 8181 0,660,66
19971997 9292 0,750,75
19981998 7676 0,590,59
19991999 9393 0,760,76
20002000 7979 0,640,64
20012001 7474 0,610,61
20022002 7373 0,600,60
20032003 8080 0,660,66
20042004 8787 0,720,72
20052005 122122 1,011,01
20062006 104104 0,870,87
TotalTotal 961961 0,710,71
Réseau de Surveillance, Institut de Veille Sanitaire (InVS) et Société de Néphrologie Pédiatriquewww.invs.sante.fr
29
2007 - 20082007 - 2008 2007 : 72 cas ont été déclarés 2007 : 72 cas ont été déclarés En 2008 : 31 jusqu’au 18 juin 2008 En 2008 : 31 jusqu’au 18 juin 2008
– Plusieurs retraits des produits alimentaires, Plusieurs retraits des produits alimentaires, concernant principalement la viande de bœuf concernant principalement la viande de bœuf hachée, ont été effectués depuis mars 2008hachée, ont été effectués depuis mars 2008
– 31 cas de SHU ont été identifiés jusqu’au 18 juin 31 cas de SHU ont été identifiés jusqu’au 18 juin 2008, ce que ne représente pas une augmentation 2008, ce que ne représente pas une augmentation dans le nombre de cas habitueldans le nombre de cas habituel
– Un épisode de cas groupés du SHU en cours Un épisode de cas groupés du SHU en cours d’investigation d’investigation
– Aucun cas identifié n’a rapporté la consommation Aucun cas identifié n’a rapporté la consommation des aliments concernés par les retraits effectués en des aliments concernés par les retraits effectués en 20082008
30
SHU :AGE DE SURVENUESHU :AGE DE SURVENUEFrance, 1996-2006France, 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
31
Résultats de la surveillance du SHURésultats de la surveillance du SHUCaractéristiques des cas de SHUCaractéristiques des cas de SHU
Age médian : 27 mois [extrêmes : 15 jours-15 ans]Age médian : 27 mois [extrêmes : 15 jours-15 ans]
Incidence la plus élevée chez Incidence la plus élevée chez ≤≤ 2 ans : 2,3 / 100 000 2 ans : 2,3 / 100 000
– <= 1ans : 40 % (344)<= 1ans : 40 % (344)
– <= 3 ans : 71% (609)<= 3 ans : 71% (609)
– <= 5 ans : 83 % (718)<= 5 ans : 83 % (718)
– <= 10 ans : 96,5 % (829)<= 10 ans : 96,5 % (829)
53% de filles53% de filles
Durée hospitalisation moyenne : 10 jours (1-93)Durée hospitalisation moyenne : 10 jours (1-93)
9 décès (létalité = 1%)9 décès (létalité = 1%)
32
SHU (D+)INCIDENCE ANNUELLE MOYENNE SHU (D+)INCIDENCE ANNUELLE MOYENNE DEPARTEMENTALEDEPARTEMENTALEFrance, 1996-2006France, 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
33
Recrudescence estivale :Recrudescence estivale :51% des SHU entre juin et septembre51% des SHU entre juin et septembre
0
5
10
15
20
25
JFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SONDJFMAMJJA SOND
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Mois du diagnostic
Nombre de cas
34
Sérogroupes d’EHEC impliqués Sérogroupes d’EHEC impliqués dans ces SHUdans ces SHU
ConfirmationConfirmation d’infection à STEC : d’infection à STEC : 64%64% (798 testés)(798 testés)Infection O157 : 84%Infection O157 : 84% (433/514) (433/514) sérologies positives ou isolementsérologies positives ou isolement
Parmi ces infections à STEC Parmi ces infections à STEC confirmées.confirmées.
O26 (6%), O26 (6%), O103 (3%),O103 (3%),O145 (2%),O145 (2%),O91, O111 et O55 (1%).O91, O111 et O55 (1%).
35
– Proportion de sérogroupes non Proportion de sérogroupes non O157O157 identifiée parmi les souches identifiée parmi les souches STEC STEC
10% (1996-2001) 10% (1996-2001) 23% (2002-2006).23% (2002-2006).
– Forte prédominance du sérogroupe Forte prédominance du sérogroupe O157O157 très probablement liée à une très probablement liée à une sous estimation du nombre réel sous estimation du nombre réel d’infections à STEC non O157, due d’infections à STEC non O157, due à l’absence de stratégies à l’absence de stratégies d’isolement efficaces pour ces d’isolement efficaces pour ces souches à ce joursouches à ce jour
36
Facteurs de risque de survenue Facteurs de risque de survenue
du SHU sporadiques chez du SHU sporadiques chez l’enfantl’enfant
Étude 2000-2001Étude 2000-2001 : : 105 cas de SHU / 196 témoins105 cas de SHU / 196 témoins
consommation de steak haché de bœuf peu consommation de steak haché de bœuf peu cuitcuit
existence de cas de diarrhée dans le foyer existence de cas de diarrhée dans le foyer familial ou dans la collectivité familial ou dans la collectivité
consommation d’eau de puits non traitée consommation d’eau de puits non traitée
contact avec des bovins en été (SHU à STEC) contact avec des bovins en été (SHU à STEC)
37
Résultats de la surveillance du SHU Résultats de la surveillance du SHU EpidémiesEpidémies
Majorité de cas sporadiques Majorité de cas sporadiques 5 épidémies depuis 19965 épidémies depuis 1996
– E. coli E. coli O157O157, merguez (2000), 10 cas infection , merguez (2000), 10 cas infection STEC dont 2 SHU adultes, Tiac familialeSTEC dont 2 SHU adultes, Tiac familiale
– E. coli O148E. coli O148, viande de mouton mal cuite , viande de mouton mal cuite (2002) , Tiac familiale(2002) , Tiac familiale
– E. coliE. coli O157 O157 fromage de chèvre frais (2004), 2 fromage de chèvre frais (2004), 2 cas SHU famillecas SHU famille
– E. coliE. coli O157 O157 , steak haché congelé (2005), 69 cas , steak haché congelé (2005), 69 cas d’infection à STEC dont 17 SHU (16 enfants)d’infection à STEC dont 17 SHU (16 enfants)
– E coliE coli O26 O26, camembert au lait cru (2005), 17 , camembert au lait cru (2005), 17
enfants avec SHUenfants avec SHU
38
Diagnostic Diagnostic bactériologiquebactériologique
39
Diagnostic Diagnostic bactériologique bactériologique
des infections à STECdes infections à STEC
Diagnostic Diagnostic bactériologique bactériologique
des infections à STECdes infections à STEC Recueil des sellesRecueil des selles
STEC : portage brefSTEC : portage bref
4 à 7 jours maximum 4 à 7 jours maximum après le début des symptômesaprès le début des symptômes
Tarr, CID, 1995Tarr, CID, 1995
Recueil des sellesRecueil des selles STEC : portage brefSTEC : portage bref
4 à 7 jours maximum 4 à 7 jours maximum après le début des symptômesaprès le début des symptômes
Tarr, CID, 1995Tarr, CID, 1995
40
Culture
Selles ou écouvillonnage rectal
gènes de virulence
Diagnostic bactériologique des infections à STEC
Diagnostic bactériologique des infections à STEC
SérologieAnticorps anti LPS
41
IsolementIsolement- Drigalski, Hektoen- Drigalski, Hektoen
- Gélose au sang - enterohemolysin agar- Gélose au sang - enterohemolysin agar
Agglutination des sérotypes « EPEC » Agglutination des sérotypes « EPEC » classiquesclassiques
METHODES DE DETECTION METHODES DE DETECTION DES STEC non O157DES STEC non O157
Mise en évidence des gènes de virulence
42
Mise en évidence des gènes Mise en évidence des gènes de virulencede virulence
Directement dans les selles après Directement dans les selles après enrichissement (4 à 6h en eau peptonée)enrichissement (4 à 6h en eau peptonée)
Sur les colonies suspectesSur les colonies suspectes Sur une primoculture de la selleSur une primoculture de la selle
PCR
43
PCR MULTIPLEX Sur les selles de patients atteints de SHU
44
PCR POSITIVEPCR POSITIVEIsolement de la bactérie indispensableIsolement de la bactérie indispensable
Etudes épidémiologiques moléculaires (Ribotypie, pulsotypie)
45
Epidémie du Sud Ouest - 2005E.coli O157 H7
PFGE après digestion par XbaI
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 M
1 –profil 22 - profil 33 – profil 44-12 : profil 1 retrouvé chez
- 38 souches humaines - 34 souches de steaks
13 = souche non reliée 114 = souche non reliée 2M : marqueur de poids moléculaire
profil 1
46
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
Diagnostic sérologique des infections à STEC
Diagnostic sérologique des infections à STEC
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
•
47
ConclusionConclusion
Incidence stable depuis 1996 (< 1/ 100 Incidence stable depuis 1996 (< 1/ 100 000)000)
Incidence du SHU en France comparable Incidence du SHU en France comparable à celle d'autres pays européensà celle d'autres pays européens
Forte prévalence du sérogroupe O157Forte prévalence du sérogroupe O157
Infection par d'autres sérogroupes non Infection par d'autres sérogroupes non O157 en augmentationO157 en augmentation