E.coliL'épidémie qui a frappé l'Allemagne ces jours derniers ne semble avoir aucun lien (souches bactériennes différentes) avec l'anadémie qui a touché 6 enfants du Nord de la France, âgés de 20 mois à 8 ans, lesquels sont actuellement hospitalisés au CHU de Lille. Plutôt que de copier-coller la pléthore d'informations circulant actuellement sur la toile et discuter de la qualité des viandes vendues dans la grande distribution, je vais vous parler de l'agent contaminant, Escherichia coli (E.coli), et vous expliquer comment cette bactérie, un hôte normal représentant près de 80% de la flore intestinale aérobie de l'adulte, peut acquérir des informations génétiques la transformant en une bactérie virulente.

 

Découverte en 1885 dans les selles par un certain Escherich, E.coli ou colibacille appartient à la grande famille des bacilles à gram négatif, pouvant être mobiles ou immobiles parfois capsulés. Dans cette famille des bacilles à Gram -, on retrouvera:

 

  • Entérobactéries où on retrouve notre E.coli
  • Vibrionaceae parmi lesquels on retrouve le choléra
  • Pasteurella et Actinobacillus
  • Haemophilus

 

L'objectif de cet article étant de parler de notre colibacille, je m'arrêterai donc sur les entérobactéries, et je vous donnerai quelques généralités avant de parler plus spécifiquement d'E.coli.

 

Généralités

 

Le nom d'entérobactéries vient de ce que de nombreuses bactéries appartenant à cette famille sont des hôtes normaux ou pathologiques du tube digestif. Cependant, on en isole du sol et des végétaux qui sont même le gîte habituel de certaines espèces. Même si de nombreux éléments permettent de différencier ces entérobactéries, elles possèdent un certain nombre de caractères morphologiques et métaboliques communs dont voici les principales clés:

 

  • Bacilles à Gram -, non sporulés, mobiles avec une ciliature péritriche ou immobiles.
  • Se cultivent sur milieux ordinaires et sont aérobies-anaérobies facultatifs.
  • Ils fermentent le glucose avec ou sans production de gaz.
  • Possèdent une nitrate réductase réduisant les nitrates en nitrites.
  • Ne possèdent pas d'oxydase.

 

D'un point de vue pathologique, on distinguera les pathogènes spécifiques tels Salmonella, Shigella, Yersinia et les pathogènes opportunistes, lesquels peuvent provenir de la flore digestive commensale ou de la flore saprophyte des sols, eaux... La flore digestive commensale peut se retrouver dans la nature et devient un signe d'une contamination fécale, d'un défaut d'hygiène. Cet aspect revêt une importance particulière puisque la présence d'espèces commensales comme Escherichia coli ou Clostridium perfringens conditionne la qualité sanitaire d'une eau ou d'une denrée alimentaire qui doivent en être exempts !! Ces exigences étant justifiées par la présence possible dans les selles de bactéries pathogènes spécifiques voire d'entérovirus.

 

En fin d'article, je me permettrai d'exposer les caractères biochimiques à la base de la classification des entérobactéries, passionnant (sans aucun doute) les intéressés et autres spécialistes.

 

Le pouvoir pathogène d'Escherichia coli

 

E.coli peut être un commensal banal ou un agent pathogène indiscutable

  1. Infections urinaires: Je vous en avais déjà parlé dans l'article sur la cystite et me contenterai ici de rappels; E.coli est l'agent responsable de la majorité des infections urinaires. Certains facteurs d'uropathogénicité facilitent la colonisation tels les adhésines piliées ou non piliées, une résistance au pouvoir bactéricide du sérum, la production d'hémolysines et la possession d'un système chélateur du fer. Pour le reste, je vous renvoie ici.
  2. Septicémies: E.coli est responsable de 20% des septicémies.
  3. Méningites: Elles sont rares et surviennent surtout chez le nourrisson dans les premiers mois de la vie.
  4. Infections hépatobiliaires: E.coli est isolé de cholécystites, d'ictères infectieux et de péritonites
  5. Infections génitales: E.coli est responsables d'urétrites, de prostatites, de vaginites et de salpingites
  6. Dans les infections extra intestinales, l'origine est endogène
  7. Infections intestinales: Bien qu'étant un hôte normal de l'intestin, E.coli est capable comme toutes les bactéries (cf mon article sur "la mécanique bactérienne") d'acquérir des informations génétiques codant pour des facteurs de virulence, sous forme de plasmides ou de bactériophages transformant notre hôte en visiteur importun. A partir de là, notre bactérie peut présenter différents types de virulence, ce qui nous met en lien direct avec l'actualité:
  • Diarrhées non inflammatoires dues à des souches de germes entérotoxigènes (ETEC)

 

- Ces bactéries sont une des causes les plus fréquentes de la diarrhée de l'enfant en région chaude à hygiène déficiente et de la diarrhée du voyageur. Les symptômes sont caractérisés par une apparition rapide d'une diarrhée aqueuse très importante, sans présence de sang et avec peu ou pas de fièvre. Si le patient peut ressentir des douleurs abdominales, des nausées et des vomissements, les symptômes disparaissent après 24 à 72h.

Ces bactéries possèdent des adhésines leur permettant d'adhérer et de se multiplier à la surface des cellules de l'intestin grêle mais sans y pénétrer. Elles produisent des toxines dont une toxine thermolabile dont le mode d'action est similaire à celle produite par le vibrion cholérique et une toxine thermostable codée par des plasmides.

 

  • Diarrhées inflammatoires dues à des souches entéroinvasives, cytotoxiques et entéropathogéniques (EPEC, EIEC, EHEC)

 

E.Coli STEC

Bactérie E.coli productrice de shiga-toxines (microscope électronique, coloration artificielle)
© Manfred Rohde, Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)

 

- EPEC (entéropathogènes): Ils sont la cause d'épidémies chez les nourrissons (- de 2 ans). Ils appartiennent à des sérotypes bien définis (O11 H2, O55 H5) et adhèrent aux cellules épithéliales de l'intestin grêle entraînant la disparition des villosités. Ils produisent de petites quantités d'une cytotoxine appelée vérotoxine et n'envahissent pas les cellules intestinales. La diarrhée qui accompagne EPEC est souvent persistante, chronique accompagnée de fièvre.

- EIEC (entéroinvasifs): Rencontrées rarement en Europe occidentale, ces bactéries envahissent les cellules épithéliales du gros intestin et entraînent une inflammation et une ulcération par un mécanisme analogue aux Shigella. Elles produisent une exotoxine, entraînant de la fièvre et une diarrhée avec sang, mucus et pus dans les matières fécales.

- EHEC (entérohémorragiques): ces bactéries appartiennent essentiellement au sérotype O157 H7 et entraînent, comme ont pu le constater nos chères victimes, une diarrhée hémorragique. Même si ces bactéries sont non invasives; elle produisent des cytotoxines "shiga like" responsable des toxi infections alimentaires. Ce sérotype est connu depuis une 30aine d'années, et notre arsenal d'antibiotiques devrait suffire à anéantir les effets du colibacille.

 

L'avantage que nous avons sur E.coli est que cette bactérie est sensible aux antibiotiques actifs sur les bacilles à Gram -, permettant d'envisager une fin heureuse pour ces jeunes malades, cependant, on note l'apparition de résistances de plus en plus fréquentes qui pourraient interdire une guérison immédiate si les souches présentes dans les viandes contaminées ont déjà développées leur mécanisme de défense.

 

Maintenant quelques rappels nécessaires concernant notre EHEC:

 

  • EHEC se transmet aux humains via des aliments contaminés consommés la plupart du temps cru, comme la viande hachée (crue ou mal cuite), le lait cru, les produits frais, l'eau contaminée, le contact direct avec des animaux ou avec des personnes infectées. Cuire vos aliments à une température qui atteignent au moins 70°C va détruire les EHEC.
  • Concernant les diarrhées, la prophylaxie repose sur des mesures d'hygiène !!!. prevention infection Merde, y'a 3 siècles on ne se lavait pas les mains avant de passer à table ou avant de préparer à manger, c'était normal, Pasteur n'était pas né et on imaginait les infections comme des maladies d'origine divine, mais au XXIème siècle, même le plus abruti des humains sait que les bactéries nous entourent et que si on opère en milieu stérile, si on surveille la production en tout point d'une chaîne alimentaire, c'est pas une lubie de nos politiques (pour une fois) !! c'est qu'il y a une bonne raison !! et nos jeunes victimes en sont la triste preuve.

 

Voilà, j'espère vous avoir apporter quelques infos qui vous auront permis de situer cette bactérie parmi toutes celles existantes et de comprendre pourquoi un si gentil petit hôte peut devenir responsable des pires horreurs intestinales !! Les commentaires sont à votre disposition pour toutes questions, vous expliquer certains détails qui vous paraissent obscurs ou encore si vous souhaitez voir le petit glossaire ci dessous amélioré...

 


Petit Glossaire

 

  • Epidémie: maladie qui attaque un grand nombre de personnes à la fois dans un même lieu.
  • Anadémie: maladie non contagieuse qui attaque un grand nombre de personnes à la fois dans un même lieu. L'anadémie est liée à une source de contamination commune à l'ensemble des malades. Il s'agit souvent d'une intoxication alimentaire.
  • Colibacille: synonyme d'E.coli
  • EHEC: pour Entéro Hémorragique Escherichia Coli
  • EIEC: pour Entéro Invasif Escherichia Coli
  • EPEC: pour Entéro Pathogène Escherichia Coli
  • ETEC: pour Entéro Toxigène Escherichia Coli
  • Ciliature péritriche: Les cils de la bactérie sont disposés tout autour de la surface (cf photo 1)
  • Commensalisme (commensal): Variante du parasitisme puisqu'il s'agit d'une interaction biologique entre 2 êtres vivants dans laquelle l'hôte (dans notre cas: humains) fournit une partie de sa propre nourriture au commensal (dans notre cas: E.coli) sans contrepartie évidente de ce dernier. On ne parle pas de parasitisme car l'association n'est pas destructrice pour l'hôte.

Pour les scientifiques et amateurs éclairés:

 

Comme signalé au début de l'article, on peut classer les entérobactéries de diverses manières et je vais vous mettre ici les différents caractères utilisés:

 

Caractères biochimiques

 

1/ En rapport avec le métabolisme des glucides

 

  • Fermentation ou non de certains sucres ou alcools avec ou sans production de gaz (glucose, lactose...). Le critère de fermentation du lactose est utilisé pour la classification des entérobactéries puisque les espèces pathogènes ne fermentent généralement pas le lactose
  • Recherche de métabolites terminaux: Mise en évidence de l'acétylméthylcarbinol dans la fermentation type butylène glycol par la réaction VP (Voges-Proskauer) ou encore le titrage grossier du pH par le rouge de méthyle afin de rechercher la présence d'acides à chaînes courtes dans la fermentation du glucose
  • La mise en évidence d'une β galactosidase ou d'une β glucuronidase (ce sont des enzymes)

 

2/ En rapport avec le métabolisme des acides organiques

 

  • Utilisation de certains acides organiques comme seule source de carbone tels que le citrate sodique ou le malonate sodique.

 

3/ En rapport avec le métabolisme des protéines

 

  • Recherche de métabolites terminaux
  • Recherche de l'indole à partir du tryptophane
  • Recherche H2S à partir d'acides aminés soufrés
  • Recherche d'enzymes spécifiques  comme la gélatinase, la décarboxylase d'acides aminés, les désaminases.

 

Caractères antigéniques

 

La grande majorité des espèces d'entérobactéries possède un antigène commun: le E.C.A pour Enterobacterial Common Antigen (y'a toujours un côté polyglotte amusant dans les sciences), qui est un hétéropolymère possédant une partie hydrophile composé de sucres aminés et une partie hydrophobe formée d'acide L glycérophosphatidique.

On distingue également:

 

          - Des antigènes de paroi ou antigènes O toujours présents

          - Des antigènes de flagelles ou antigènes H

          - Des antigènes de surface, capsule ou enveloppe appelés K

 

1/ L'antigène O

 

Il s'agit des antigènes de la paroi constitués par des macromolécules glucido-lipido-protéiques, lipopolysaccharides (LPS)

La fraction lipidique, le lipide A est responsable de la toxicité (endotoxine). Quant à la fraction polyosidique, elle détermine la spécificité de l'antigène. Il résiste 2h à 100°C et est alcoolostable. Son agglutinabilité est entravée par le formol. Lorsque les bactéries sont mises en présence des agglutinines O correspondantes, elles sont agglutinées sous forme de petits agglomérats qui se dissocient fort difficilement par agitation.

 

2/ L'antigène H

 

C'est l'antigène des flagelles, constitué par une substance protéique (la flagelline), uniquement rencontré chez les souches mobiles (normal, si on est immobile, c'est qu'on n'a pas de moyens locomoteurs et donc pas de flagelles... CQFD). Cet antigène est thermolabile, détruit par l'alcool, résistant au formol et détruit par les enzymes protéolytiques.

A cet antigène H correspond une agglutination floconneuse lâche, facile à dissocier par agitation. Quand on met en présence des bactéries mobiles et le sérum anti-H correspondant, elles s'immobilisent.

 

3/ L'antigène K

 

ou l'antigène de surface. Ce groupe recoupe tous les antigènes entourant le corps bactérien. Il s'agit:

  • soit d'antigène polysaccharidiques formant une seule capsule nettement visible au microscope (antigène K des Klebsiella) ou une enveloppe non visible  (antigène Vi de Salmonella typhi).
  • soit d'(antigènes préotéiques, pili ou fimbriae qui confèrent aux bactéries des propriétés d'adhésion

L'analyse antigénique permet de classer les bactéries en sérotypes. D'autres techniques intéressantes pour l'épidémiologie existent comme la lysotypie ou étude de la sensibilité d'une souche à une gamme de bactériophages et de la bactériocynotypie ou étude de la sensibilité d'une souche aux bactériocines produites par des souches de référence de la même espèce.

 

Résistance aux antibiotiques

 

La résistance aux antibiotiques des entérobactéries varie en fonction de l'espèce (insensibilité naturelle) et de la souche en fonction de la résistance acquise soit par mutations chromosomiques, soit par des facteurs de résistance transmissibles (fréquents en milieu hospitalier)

 

Dernière info, les espèces appartenant à la famille des entérobactéries sont:

 

- Escherichia coli

- Citrobacter, Edwardsiella

- Klebsiella, Enterobacter, Hafnia, Serratia

- Proteus, Morganella, Providencia

- Salmonella

- Shigella

- Yersinia

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