Pr Christine VERNOZY-ROZAND Journées « STEC Experts »

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

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

5 VIRULENCE DES EHEC

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

7 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) Locus d’effacement des Entérocytes (LEE) Récepteur Intimine tir eae Protéines effectrices espA, espB, espD Système de sécrétion de Type III = Seringue moléculaire

8 Piédestal

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

10 Verotoxines ou Shiga like toxines
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

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 SLT-IIc/d ou VT2c/d stx2c/d Stx2c/d 90% d'homologie stx 2e/f Stx2e/f SLT-II/f ou VT2e/f Autres variants décrits très récemment : stx2 g, . stx2-NV206

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

13 Recepteurs glycolipidiques Récepteurs 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 LES SHIGATOXINES A 32kDa B Gb3 (globotriosyl céramide) A 32kDa B

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

18 CLINIQUE

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

20 SHU Caractéristiques cliniques à la phase aiguë www. invs. sante
SHU Caractéristiques cliniques à la phase aiguë Gerber 2002 ; Loirat 2004 ; Noris 2005 ; Lynn 2005 Diarrhée prodromique % sanglante % Intervalle entre diarrhée et SHU jours (1 à 35 j) Transfusion à la phase aiguë ≃ 70 % Dialyse à la phase aiguë %-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 (< /mm3) insuffisance rénale aiguë SHU D % des SHU du à une infection à E.coli producteurs de shiga toxine (Stx)

22

23 Surveillance du SHU chez 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

24 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

25 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

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

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

28 (pour 105 enfants < 15 ans)
SHU D+ INCIDENCE ANNUELLE CHEZ L’ENFANT (< 15 ans) EN France Réseau de Surveillance, Institut de Veille Sanitaire (InVS) et Société de Néphrologie Pédiatrique Année Nombre de cas de SHU Incidence annuelle (pour 105 enfants < 15 ans) 1996 81 0,66 1997 92 0,75 1998 76 0,59 1999 93 0,76 2000 79 0,64 2001 74 0,61 2002 73 0,60 2003 80 2004 87 0,72 2005 122 1,01 2006 104 0,87 Total 961 0,71

29 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

30 SHU :AGE DE SURVENUE France, 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 SHU Caractéristiques des cas de SHU
Age médian : 27 mois [extrêmes : 15 jours-15 ans] Incidence la plus élevée chez ≤ 2 ans : 2,3 / <= 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%)

32 SHU (D+)INCIDENCE ANNUELLE MOYENNE DEPARTEMENTALE France, 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 : 51% des SHU entre juin et septembre

34 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%).

35 Proportion de sérogroupes non O157 identifiée parmi les souches STEC
10% ( ) 23% ( ). 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

36 Facteurs de risque de survenue du SHU sporadiques chez l’enfant
Étude : 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)

37 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

38 Diagnostic bactériologique

39 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

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

41 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

42 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

43 Sur les selles de patients atteints de SHU
PCR MULTIPLEX Sur les selles de patients atteints de SHU

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

45 PFGE après digestion par XbaI
M M Epidémie du Sud Ouest 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

46 Sérum précoce et sérum tardif
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

47 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