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2011 : épidémie à Escherichia coli en Allemagne, une part du mystère levée

Le 10 juin 2011, les autorités allemandes déclaraient avoir définitivement identifié la source de la contamination à l’origine d’une fulgurante épidémie due à des bactéries Escherichia coli. En effet, la bactérie a été isolée sur des graines germées produites dans une exploitation agricole en Basse-Saxe (Allemagne du Nord). Le même jour, l’alerte sur la consommation de concombres, salades et tomates crus émise en Allemagne au début de l’épidémie, le 25 mai dernier, était levée. Christine Martin, directrice de recherche à l’unité Microbiologie de l’Inra Clermont-Ferrand – Theix (1) fait le point sur les avancées récentes.

Bactérie d'Escherichia Coli? vue au microscope électronique. La barre d'échelle représente 1 µm.. © Inra, DUCLUZEAU Robert
Mis à jour le 31/12/2013
Publié le 17/06/2011

Au 17 juin 2011, selon les données publiées quotidiennement par le Centre européen pour la prévention et le contrôle des maladies (ECDC), 3 507 personnes étaient contaminées en Europe (très majoritairement en Allemagne), 837 avaient développé un syndrome hémolytique et urémique caractérisant des troubles rénaux graves, 38 personnes étaient décédées en Allemagne et une en Suède. Les symptômes exprimés par les personnes atteintes sont typiques des Escherichia coli enterohémorragiques (ECEH) dont l’agressivité est liée à la production de Shiga toxines. Les bactéries ECEH sont l’objet des recherches de l’unité Microbiologie et un premier point sur cette épidémie avait été réalisé avec Christine Martin le 31 mai dernier.

Depuis le 31 mai dernier, les instituts qui travaillaient au séquençage du génome de la bactérie responsable de l’épidémie actuelle ont publié leurs résultats. Qu’apportent ces nouvelles données dans la compréhension des faits actuels ?

Christine Martin : Les analyses sérologiques réalisées au tout début de l’épidémie ont révélé la présence d’Escherichia coli de sérotype O104:H4, jamais impliqué dans les épidémies précédentes, mais déjà isolé de cas sporadiques en Allemagne, en 2001, et en Corée en 2005. Depuis, le séquençage et les analyses génomiques ont été réalisés par cinq instituts de recherche sur trois souches différentes de la bactérie Escherichia coli O104:H4 isolées au cours de l’épidémie actuelle (2).

Les derniers résultats montrent que 93 % du génome de ces souches est identique à celui de bactéries Escherichia coli dont le type pathogénique est enteroaggrégatif (EAggAC). Elles possèdent ainsi des gènes leur permettant de se maintenir dans l’intestin de l’homme de façon plus stable que les ECEH classiques. Les souches analysées possèdent en outre le gène stx2 codant pour la production d’une Shiga toxine typique des ECEH… Et ces données changent beaucoup de choses dans la compréhension de l’épidémie actuelle. En particulier, les bactéries EAggAC n’ont jusqu’à présent été trouvées que dans la flore digestive humaine, certaines personnes pouvant en être porteuses sans manifester de symptômes. En revanche, le principal réservoir des bactéries ECEH est le ruminant, en particulier les bovins. À la lumière de ces données, les chercheurs allemands pensent qu’une contamination fécale humaine de l’environnement pourrait être à l’origine de la contamination des graines germées, suivie de contaminations secondaires d’autres aliments et de transmissions interhumaines. Mais cela reste une hypothèse en cours d’investigation et non une conclusion. L’acquisition par ces bactéries de la capacité à coloniser l’animal ne peut pas actuellement être exclue.

Comment des bactéries EAggAC ont-elles pu acquérir la toxine caractérisant les ECEH ?

C. M. : Les EAggAC et les ECEH appartiennent à la même espèce bactérienne, E. coli, au sein de laquelle les échanges génétiques sont nombreux et réguliers. L’hypothèse la plus probable semble ici un transfert horizontal, autrement dit un transfert du gène codant pour la Shiga toxine d’une bactérie ECEH vers une EAggAC par un phage (virus propre aux bactéries). En effet, dans les ECEH, c’est un phage qui porte le gène stx codant pour la Shiga toxine. Or lorsque ce phage infecte une autre bactérie, il s'intègre dans son génome et apporte ainsi le gène stx. Les phages sont en général spécifiques d’une espèce bactérienne, voire d'une souche, et donc cette infection a plus de chance de se produire entre deux E. coli qu'entre espèces différentes.

Grâce à cette combinaison de gènes, les souches en cause dans l’épidémie actuelle cumulent l’efficacité de la faculté de s’attacher à l’épithélium intestinal caractéristique des EAggAC, et la capacité à produire des Shiga toxines propre à la pathogénicité des ECEH. De plus, il est probable que les gènes des EAggAC confèrent aux E. coli O104:H4 une capacité plus grande à adhérer aux cellules végétales, favorisant leur persistance sur les produits végétaux.

Les mesures de prévention des contaminations sont-elles différentes dans le cas des EAggAC ?

C. M. : Pas vraiment : la cuisson élimine toutes les bactéries E. coli quel que soit leur type de pathogénicité. De même, le lavage des aliments, des mains et du plan de travail ainsi que la séparation des aliments cuits de ceux qui sont crus permettent de réduire considérablement le risque de contamination par E. coli de tout type.

Les connaissances actuelles ne permettent pas encore de retracer précisément comment les bactéries sont arrivées sur les graines germées (aucune E. coli n’infecte les végétaux). Les analyses génomiques, et le fait que l’exploitation n’utilisait pas de fumure organique et n’abritait aucun animal, orientent vers une contamination d’origine humaine. Cependant, même si cela est moins probable, on ne peut pas exclure qu’après le transfert de gène, les EAggAC aient acquis la capacité à vivre dans la flore intestinale animale et donc qu’une contamination animale soit en cause. Les conditions de culture des graines germées (humidité et température avoisinant les 25 °C) sont particulièrement favorables au développement de bactéries, ce qui a probablement contribué à l’étendue de l’épidémie actuelle.

(1) Le projet de l’Unité vise à caractériser les interactions des E. coli entérohémorragiques (EHEC) avec leur environnement, et celles du microbiote intestinal avec l’Homme. Ses finalités concernent la santé humaine via la sécurité microbiologique des aliments, la prévention des pathologies infectieuses à EHEC et des pathologies fonctionnelles digestives.
(2) Les trois souches analysées sont la souche TY2482 par le Beijing Genomics Institute (Chine), en collaboration avec le Medical Centre Hambourg-Eppendorf (Allemagne), la souche LB226692 par Life-Tech in-house, en collaboration avec l’Université de Münster (Allemagne) et enfin la souche H112180280 par la Health Protection Agency (Royaume-Uni).
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Microbiologie et chaîne alimentaire
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Auvergne - Rhône-Alpes

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