Origine alimentaire d’Escherichia coli causant des infections extra-intestinales

La plupart des infections extra-intestinales humaines Escherichia coli, y compris celles impliquant des souches résistantes aux antimicrobiens, sont causées par les membres d’un nombre limité de lignées E coli distinctives, appelées E coli extracestinaux pathogènes extrinsèques, qui ont une capacité spéciale à causer des maladies sur les sites extra-intestinaux. leur réservoir habituel dans le tractus intestinal de l’hôte Plusieurs sources suggèrent que de nombreuses souches ExPEC rencontrées chez l’homme avec infection des voies urinaires, sepsis et autres infections extra-intestinales, en particulier les souches les plus résistantes aux antimicrobiens, peuvent avoir une source d’alimentation animale, et peut être transmis à l’homme par l’intermédiaire de l’approvisionnement alimentaire Cette revue résume les preuves que les organismes d’origine alimentaire sont une cause significative d’infections extra-intestinales à E. coli chez l’homme

Escherichia coli extraintestinal pathogène ExPEC souches sont la cause de la plupart des infections coliques extra-intestinales communautaires et hospitaliers-acquises, y compris les infections des voies urinaires, circulation sanguine et d’autres sites anatomiques [1] ExPEC comprennent la méningite néonatale E coli et E coli uropathogène 10 ans, on reconnaît que certaines lignées importantes d’E. Coli, ou groupes clonaux définis comme des isolats d’E. Coli génétiquement proches, sont responsables d’une grande partie des infections extra-intestinales humaines et que ces lignées sont résistantes aux antimicrobiens. Des études épidémiologiques moléculaires de l’ExPEC à travers le monde ont identifié plusieurs réservoirs potentiels pour ExPEC, y compris le tractus intestinal humain, plus divers réservoirs non humains tels que les animaux et les produits carnés, les eaux usées et autres sources environnementales, et les animaux de compagnie. pour l’ExPEC humain, en payant les lignées ExPEC qui causent une grande partie des infections et les implications pour la santé publique et l’importance des réservoirs d’animaux destinés à la dissémination et à la transmission de l’ExPEC.

ORIGINES ALIMENTAIRES DE L’EXPEC HUMAIN

De nombreux efforts de recherche actuels visent à déterminer la contribution, le cas échéant, aux infections humaines d’ExPEC associées aux aliments, en particulier les souches résistantes aux antimicrobiens importants sur le plan thérapeutique. D’après les données existantes, la volaille est la source animale la plus étroitement liée aux humains. ExPEC [2-9] La viande de volaille présente les niveaux globaux les plus élevés de contamination par E. coli, et ces E coït. coli peuvent être plus résistants aux antimicrobiens que les E. coli récupérés dans d’autres viandes [10,11] Les E. coli aviaires possèdent souvent des gènes de virulence similaires à ceux de l’ExPEC humain, suggérant la possibilité de provoquer une maladie humaine. Une contamination de porc avec ExPEC a également été rapportée; [3, 8, 12-14] Les chercheurs des origines humaines et extrahumaines d’ExPEC ont utilisé des études d’écologie des populations et des études expérimentales sur la pathogenèse pour examiner la distribution des espèces hôtes et la spécificité ExPEC. une image d’un groupe important et complexe de variants d’E. coli, dans lequel un petit nombre de lignées très réussies en termes de virulence et d’aire géographique s’est établie et représente la plus grande partie des infections coliques extra-intestinales chez l’homme et certains animaux domestiques. , ces lignées causant des maladies extraintestinales deviennent de plus en plus résistantes à de multiples médicaments et, par conséquent, difficiles à traiter. L’identification de sources ou de réservoirs potentiels pour ces importants groupes ExPEC associés à l’homme pourrait aider à réduire leur transmission ou, à tout le étendue de la résistance aux antimicrobiens associée aux infections humaines à ExPECUne hypothèse a émergé ou est la même chose que l’E. coli aviaire pathogène aviaire, la cause de la colibacillose, une infection extraintestinale chez la volaille. Une forte similarité génétique a été documentée entre les souches APEC et ExPEC causant des maladies chez la volaille et chez l’homme, respectivement [15-20] Des données expérimentales suggèrent que l’APEC peut causer des maladies dans des modèles d’infection chez les mammifères qui imitent les infections à ExPEC humaines, p. ex. infection urinaire ascendante [UTI] [12, 21]; à l’inverse, l’ExPEC de source humaine peut causer des maladies dans les modèles de maladies aviaires [22, 23] Un lien possible entre ExPEC et APEC associés à l’homme ou E coli provenant de la volaille, en particulier du poulet, est confirmé par les profils de résistance aux antimicrobiens. / ou des gènes de résistance chez E. coli provenant de ces sources [2, 3, 5, 6, 9, 24], et par une association épidémiologique chez les femmes ayant une infection urinaire entre la consommation autodéclarée de poulet et un pathogène UTI résistant aux antimicrobiens [8] Des études récentes ont identifié des souches E coli productrices de β-lactamase à spectre étendu hautement similaires chez l’homme et chez le poulet [7, 9]. 16, 17, 18, 20, 22, 25] Les différences génétiques mineures observées entre les deux groupes de sources pourraient être liées aux changements évolutifs récents associés à la spécificité de l’hôte [26]. L’émergence de souches de E. coli résistantes aux antimicrobiens ressemblant à l’ExPEC humain chez les animaux destinés à l’alimentation, en particulier la volaille, est l’augmentation disproportionnée de la consommation humaine de poulet au détail au cours des 30 dernières années [27]. la production, y compris l’utilisation accrue d’agents antimicrobiens pour la promotion de la croissance, l’efficacité alimentaire, la prévention des infections et le traitement [28] Plusieurs sources de données indiquent que ces changements ont aidé à sélectionner et à amplifier les souches résistantes aux antibiotiques ExPEC [29] établie dans les réservoirs des animaux destinés à l’alimentation, peut se propager chez les animaux, maintenir la circulation des ExPEC résistants aux médicaments chez les animaux destinés à l’alimentation [29] La chaîne de distribution ExPEC proposée soutient que les produits ExPEC provenant d’animaux ou de produits alimentaires subcliniques colonisent traiter et y demeurer jusqu’à ce que les circonstances favorisent une infection extra-intestinale, par exemple, un rapport sexuel ou un cathéter urinaire r insertion Le tractus intestinal de l’hôte est la source conventionnellement reconnue de l’ExPEC qui cause des infections humaines [30, 31] Une fois qu’une souche ExPEC entrante établit sa résidence dans le tractus intestinal, elle sera disponible pour causer la maladie dans les mois suivants [32] L’intervalle souvent long entre l’acquisition d’ExPEC et le développement de la maladie en cas de maladie rend difficile la détection d’ExPEC et d’E. Coli résistants aux antimicrobiens à des humains, par exemple, des réservoirs de source alimentaire.

DÉFINITION DES LIGNES D’EXPEC

Les étiquettes appliquées à d’importants groupes ExPEC ont évolué au fil des décennies par rapport aux technologies utilisées pour identifier ces groupes. Les premières études ont identifié 10 à 15 sérogroupes à base d’antigènes O parmi les 180 environ présents dans E. coli comme étant associés à des infections extra-intestinales humaines. 26, 33] L’addition du typage de l’antigène K et H a permis de résoudre des groupes plus homogènes. Des méthodes de génotypage basées sur l’ADN telles que le typage de séquence multilocus MLST ont encore amélioré notre compréhension de ces lignées. K: sérotype H si connu, groupe majeur E coli phylogénétique d’origine A, B1, B2 ou D, et type de séquence ST, tel que déterminé par MLST par exemple, O25: H4-B2-ST131 MLST est largement utilisé aujourd’hui pour résoudre ExPEC lignées car elle capture les relations évolutives entre les groupes E coli et fournit des résultats cohérents qui sont facilement comparables entre les laboratoires [34] Bien que MLST n’est pas aussi hautement discriminatoire que certains les méthodes de génotypage, il est utile pour les études régionales ou mondiales d’épidémiologie moléculaire

NOUVELLES LIGNEES EXPEC

Nous nous concentrons sur des lignées spécifiques d’ExPEC, caractérisées par MLST, qui dans les études de population semblent être collectivement responsables d’une grande partie des infections extra-intestinales humaines. Plusieurs de ces groupes ont été ciblés par des enquêtes spécifiquement centrées sur les E. coli productrices de BLSE. , Les lignées productrices de BLSE sont surreprésentées Les données sur les réservoirs de nourriture et les voies de transmission sont présentées pour chaque grand groupe, et un résumé est fourni au tableau 1.

E coli O25: H4-B2-ST131

Initialement signalé en 2008 comme un nouvel agent pathogène important [35, 36], E coli O25: H4-B2-ST131 est une lignée émergente d’E. Coli qui fait actuellement l’objet d’études intenses en raison de son profil de résistance aux antimicrobiens. la production, spécifiquement de CTX-M-15, plus la résistance aux fluoroquinolones O25: H4-B2-ST131 a été identifiée principalement à partir d’infections humaines et a été associée au voyage, expliquant peut-être son émergence généralisée durant la dernière décennie. ce groupe représente une grande partie des cas [37], et jusqu’à 88% des infections résistantes aux antimicrobiens, selon le phénotype de résistance spécifique [38, 39] Le portage intestinal non humain de ce groupe a été rapporté chez les espèces sauvages, associées, et les animaux destinés à l’alimentation, bien que la prévalence de la colonisation humaine ait eu tendance à dépasser celle de la colonisation non humaine des animaux, comme récemment [39, 40]. Des souches indiscernables de E coli O25: H4-B2-ST131 ont [14] Mora et al ont également démontré une similitude par électrophorèse en champ pulsé sur électrophorèse PFGE et teneur en gènes de virulence entre 1 poulet et 1 isolat d’E. coli O25: H4-B2-ST131 humain [ 41] E. coli O25: H4-B2-ST131 a également été récupéré dans des élevages avicoles en Espagne, avec des isolats O25: H4-B2-ST131 humains et de volaille présentant une similitude modérée de 75% PFGE [42] coli ST131 E positif chez les humains, mais pas chez les poulets ou la viande de poulet [7, 9] E. coli ST131 a été détecté chez des isolats de porc et d’infections urinaires du Danemark et de Norvège [43]

E coli O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69

E coli O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69 également appelé CgA, pour «groupe clonal A», dont les membres expriment divers antigènes O étroitement liés, a été identifié initialement dans une épidémie apparente d’infections extra-intestinales à Berkeley, Californie , au cours de laquelle il a représenté 11% de toutes les infections urinaires et 52% des infections urinaires résistantes aux antimicrobiens [44] Il a ensuite été identifié dans le monde entier, généralement comme une cause de maladie humaine sporadique [45] responsable de l’infection des voies urinaires et des infections extraintestinales humaines plus sévères [38, 45-47] Plusieurs études ont confirmé que ce groupe était responsable d’environ 10 à 20% de toutes les infections à E. coli [45, 48, 49]. Une étude suggère que le groupe O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69 est concentré en Amérique du Nord et pourrait avoir émergé dans les années 1990. [49] O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69 a été liée à réservoirs non humains, principalement le porc et le poulet [12, 14], et peut-être le bœuf [50] Dans un s Les isolats de CgA E coli récupérés au Danemark à partir d’infections humaines et de viande de poulet vendue au détail étaient également capables de provoquer des infections urinaires chez un modèle murin, suggérant que les CgA E coli d’origine alimentaire sont tout aussi pathogènes que les souches CgA humaines [2]

E coli Sérotype Various-A-ST10

Le complexe clonal E coli ST10, ST10 et ST apparentés, bien que fréquemment rencontré en tant que colonisateur intestinal humain à faible virulence et sensible aux antimicrobiens, a également été associé à des infections humaines et à la production de BLSE, notamment à partir de spécimens cliniques humains et infections d’origine communautaire, produits à base de viande et animaux destinés à l’alimentation [42, 51-53] Plus précisément, dans une étude réalisée aux Pays-Bas, des isolats ST10 producteurs de CTX-M-1 ont été identifiés dans des hémocultures humaines et des volailles. De même, une étude similaire des Pays-Bas a identifié E. coli ST10 producteur de BLSE dans la viande de poulet, d’autres types de viande, des échantillons d’écouvillons rectaux d’humains sains et des hémocultures humaines [ 9] De plus, une étude menée au Canada a permis d’identifier des isolats ST10 multirésistants, quoique d’une similitude limitée au PFGE dans les échantillons cliniques humains, les excréments de poulet et de porc et la viande de poulet et de porc vendue au détail [5] 4]

E coli Sérotype Various-D-ST117

E coli ST117 est une lignée APEC reconnue [18] Une étude a identifié une souche O111: H4-D-ST117 ExPEC associée au sepsis humain qui ressemblait à des souches connues de l’APEC [18] De même, les 2 études néerlandaises reliant E coli Des isolats ST10 provenant de réservoirs humains et avicoles ont également identifié des coli ST117 E productrices de BLSE dans ces réservoirs [7, 9] Des souches étroitement apparentées O114: H4-ST117 ont également été identifiées dans un cas d’infection humaine et dans la viande de poulet au Canada [14]

E coli O1 / O2 / O18: K1: H7-B2-ST95

E coli O1 / O2 / O18: K1: H7-B2-ST95, un groupe clonal APEC [55] reconnu et pathogène humain de premier plan, a causé 6% des infections extra-intestinales humaines dans une étude [56] E coli O1 / O2 / O18: K1: Des isolats H7-B2-ST95 avec profils PFGE apparentés ont été identifiés chez l’homme et la volaille [14, 17] et, séparément, chez le melon miel et plusieurs infections humaines [14] Dans une autre étude, 108 APEC et humains Isolats ExPEC des sérogroupes O1, O2 ou O18, 58% des isolats, représentant diverses espèces hôtes, appartenaient à ST95 [25] Lorsqu’ils sont évalués sur des modèles animaux, les isolats O18-B2-ST95 E coli provenant de nouveau-nés humains atteints de méningite peuvent provoquer une colisepticémie chez volaille [22]; Inversement, les isolats O18-B2-ST95 E coli provenant de cas de colibacillose aviaire APEC pourraient causer une méningite néonatale chez un modèle de rat [21] Ceci indique que le groupe ST95 associé à la méningite néonatale et à l’APEC peut avoir un potentiel zoonotique

AUTRES GROUPES EXPRES HUMAINS IMPORTANTS SANS ASSOCIATIONS ANIMALES NUTRITIONNELLES CONNUES

groupe ST405 peut être le deuxième contributeur le plus commun à la dissémination mondiale de CTX-M-15 après ST131 [35] En outre, un isolat ST405 E coli a été récemment rencontré qui a produit plusieurs BLSE, y compris QepA1, CTX-M-15 et RmtB [68] ST405 a été associé à la transmission de personne à personne dans une étude [69] Les preuves pour les réservoirs non humains manquent encore, suggérant que ce groupe peut également exister exclusivement chez les humains [67] ] E. coli O75: K: H5-B2-ST14, un groupe historiquement important résistant à l’ampicilline, a récemment été associé à la résistance aux fluoroquinolones en Australie [70] Bien que ce groupe ait récemment été identifié chez les chiens de compagnie a encore été démontré [70] L’accumulation de preuves indique que certains groupes importants de l’ExPEC peuvent apparaître dans des sources non humaines, y compris des animaux destinés à l’alimentation et des produits carnés au détail, bien que l’importance de ce phénomène, son importance pour La santé et la force des preuves varient selon la source et le groupe E. coli Ces lignées majeures sont impliquées de façon répétée comme étant à l’origine d’une forte proportion d’infections extra-intestinales humaines. Par exemple, dans une étude récente, seulement 3 groupes clonaux O25: H4-B2-ST131, O15: H1-D-ST393 et ​​O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69 représentaient 19% des 500 isolats E coli extraintestinaux consécutifs dans 5 hôpitaux en Espagne et 30% des isolats multirésistants [38] Similitudes entre ExPEC et E coli humains retrouvés dans la volaille et les porcs, et dans les produits de poulet, de dinde et de porc vendus au détail , suggèrent un rôle possible pour un réservoir d’animaux destinés à l’alimentation Bien que la transmission d’ExPEC ait été documentée entre des humains cohabitants et entre des animaux de compagnie et des humains [32, 71-74], la transmission d’ExPEC à des humains Cependant, les membres d’au moins 4 des groupes ExPEC à forte prévalence susmentionnés ont été identifiés dans des réservoirs non humains, la principale source étant les animaux destinés à la consommation, en particulier les poulets et les porcs. En outre, la plausibilité de la transmission alimentaire de E coli résistant aux antimicrobiens chez l’homme est soutenu par la découverte que les E coli résistants aux antimicrobiens provenant des carcasses de poulet contaminent largement la cuisine pendant la préparation des repas et peuvent apparaître dans le tractus intestinal des individus qui préparent les plats des carcasses [75, 76] En outre, les volontaires nourris avec des aliments irradiés présentaient des taux nettement réduits d’E. Coli intestinaux résistants aux antimicrobiens, avec un retour à la ligne de base après l’intervention [77], ce qui implique qu’un régime conventionnel maintient la prévalence initiale d’E. Coli résistant aux intestins. organismes résistants d’origine alimentaire Ainsi, les preuves disponibles, quoique indirectes, soutiennent fortement Les groupes ExPEC associés aux animaux d’élevage mentionnés ci-dessus présentent généralement une multirésistance aux médicaments. Ceci est probablement dû au fait qu’ils sont soumis à une pression de sélection fréquente ou continue pour la résistance aux antimicrobiens chez d’autres E. coli associés aux animaux. Réservé aux animaux destinés à l’alimentation, du fait de l’utilisation intensive d’antimicrobiens pendant la production d’aliments pour animaux [78] L’utilisation humaine d’antimicrobiens augmente la pression sélective une fois que ces organismes pénètrent dans la population humaine. avec des contributions de la transmission d’ExPEC résistant aux antimicrobiens des animaux d’alimentation, des animaux de compagnie et des sources environnementales aux humains après amplification dans ces réservoirs de sélection, suivie d’une amplification supplémentaire chez les humains [79] D’un point de vue de santé publique l’intendance est imp L’utilisation d’antimicrobiens chez les animaux destinés à l’alimentation varie considérablement à travers l’Europe, en dépit de l’interdiction des promoteurs de croissance antimicrobiens de l’Union européenne de 2006 [80] Cependant, étant donné le lien entre de multiples gènes de résistance et la résistance aux antimicrobiens. l’intendance peut au mieux être une stratégie de réduction des risques, ralentir plutôt qu’empêcher l’émergence et la propagation d’E. coli résistantes. Des efforts récents ont porté sur l’élimination ou la réduction de l’utilisation de par exemple, les céphalosporines de troisième génération [81] pour réduire la résistance aux antimicrobiens, mais ce n’est pas toujours une approche simple ou efficace, par exemple l’interdiction de l’utilisation des fluoroquinolones chez les volailles [82]. produits est une autre intervention possible1

Tableau 1 Résistance aux antimicrobiens et réservoir alimentaire Résumé des principaux groupes pathogènes d’Escherichia coli pathogènes chez l’humain Caractéristiques associées et sources animales alimentaires Groupes exPEC humains Résistance aux antimicrobiens Production de BLSE Volaille Porc / porcs Viande bovine / bovins Réservoir d’animaux sans nourriture connue O25: H4-B2-ST131 ✓ ✓ ✓ O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69 ✓ ✓ ✓ ✓ O15: K52: H1-D-ST393 ✓ Sérotype Divers-A-ST10a ✓ ✓ ✓ ✓ Sérotype Divers-D-ST117 ✓ ✓ ✓ O1 / O2 / O18: K1: H7-B2-ST95 ✓ ✓ ✓ O6: H1-B2-ST73 ✓ ✓ ✓ Sérotype Divers-D-ST405 ✓ ✓ ✓ O75: K: H5-B2-ST14 ✓ ✓ Caractéristiques associées et sources animales alimentaires Groupes ExPEC Résistance aux antimicrobiens Production de BLSE Volaille Porc / Porcs Viande bovine / Bovins Réservoir d’aliments non connu O25: H4-B2-ST131 ✓ ✓ ✓ O11 / O17 / O77: K52: H18-D-ST69 ✓ ✓ ✓ ✓ O15: K52: H1 -D-ST393 ✓ Sérotype Divers-A-ST10a ✓ ✓ ✓ ✓ Sérotype Divers-D-ST117 ✓ ✓ ✓ O1 / O2 / O18: K1: H7-B2-ST95 ✓ ✓ ✓ O6: H1-B2-ST73 ✓ ✓ ✓ Sérotype Divers-D -ST405 ✓ ✓ ✓ O75: K: H5-B2-ST14 ✓ ✓ Ce tableau résume les informations générales disponibles sur ces groupes à partir de la littérature. Elle n’est pas exhaustive et ne distingue pas la quantité ou la qualité des données. Abréviations: BLSE; une ß-lactamase à spectre étendu; ExPEC, Escherichia colia extraintestinale pathogène Beaucoup de souches E coli ST10 ne sont pas ExPEC; Les lignées ExPEC associées aux animaux d’élevage possèdent des propriétés de virulence qui contribuent à leur capacité à provoquer des maladies extraintestinales, chez l’homme comme chez l’animal. Elles doivent également avoir des caractéristiques favorisant leur survie au sein de l’organisme. En effet, la distinction entre les gènes associés à la «virulence» («fitness») et la «colonisation» peut être difficile [83] Considérant que certaines lignées ExPEC peuvent être tracées très loin dans le passé. Les nouvelles lignées ExPEC émergent continuellement [84]. L’élucidation des facteurs qui rendent certains groupes ExPEC si réussis pourrait identifier de bonnes cibles vaccinales, qui pourraient être particulièrement adaptées aux animaux hôtes. qui agissent comme réservoirs [85] Il est importa nt pour élucider la dynamique de transmission des principaux groupes ExPEC reconnus, qui sont des contributeurs clés à la maladie E coli extraintestinale humaine Comprendre les réservoirs, la chaîne de transmission et les associations épidémiologiques de ces organismes permettra de trouver des moyens de réduire le fardeau de la maladie. Il existe des limites inhérentes aux études écologiques comparant ExPEC provenant de sources multiples. Déterminer la direction de la transmission des animaux à l’homme ou vice versa et identifier les événements de transmission réels a été difficile Cependant, malgré ces limites, la communauté de santé publique devrait tenir compte des preuves croissantes. soutenir la transmission d’origine alimentaire et mettre en œuvre des politiques et des pratiques qui limiteraient de manière significative l’évolution, la sélection et l’amplification, et la diffusion de l’ExPEC résistant aux antimicrobiens chez les humains

Remarques

Soutien financier Ce travail a été financé par les Instituts de recherche en santé du Canada à l’ARM et le Bureau de recherche et développement, Service de recherche médicale, ministère des Anciens Combattants à JR JPotential conflits d’intérêts Rapports ARM recevant des fonds de recherche de Pfizer JRJ des fonds de Merck, Rochester Medical, et les auteurs de SyntironBoth ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits potentiels de conflits d’intérêts que les éditeurs considèrent pertinents pour le contenu du manuscrit ont été divulgués