RĂ©cemment, un pathotype d’Escherichia coli O80:H2 très virulent et peu commun, portant les gènes de la toxine de Shiga (stx), le sous-type rare de l’intimine eaeÎľ, et des gènes associĂ©s au plasmide pS88 des E. coli pathogènes extraintestinaux (ExPEC) a Ă©tĂ© dĂ©crit en Europe. Celui-ci est impliquĂ© dans le syndrome urĂ©mique et hĂ©molytique (SHU) avec bactĂ©riĂ©mie chez l’homme et il est devenu le deuxième sĂ©rotype d’E. coli shigatoxinogènes (STEC) le plus frĂ©quemment isolĂ© en 2016 en France (Bruyand et al., 2019). Il est Ă©galement le troisième sĂ©rotype d’E. coli entĂ©rohĂ©morragiques (AE-STEC) le plus frĂ©quemment isolĂ© parmi les cas de SHU en Europe en 2019 chez l’homme (EFSA 2021). Des E. coli entĂ©ropathogènes (EPEC) O80:H2 ont de plus Ă©tĂ© dĂ©tectĂ©es chez des jeunes veaux diarrhĂ©iques (Thiry et al., 2017) ; des AE-STEC O80:H2 ont Ă©galement Ă©tĂ© dĂ©tectĂ©es, bien que plus rarement chez des bovins adultes (Blanco et al., 2004 ; Cointe et al., 2018) ainsi que chez un veau diarrhĂ©ique en 1987 en Belgique (Thiry et al., 2017 ; De Rauw et al., 2019). L’objectif gĂ©nĂ©ral de cette thèse a Ă©tĂ© de poursuivre l’identification du sĂ©rotype O80:H2 parmi des souches EPEC et AE-STEC isolĂ©es de veaux malades et sains en Belgique, d’étudier leur virulence et de mieux comprendre le rĂ´le du phage Stx2d dans la pathogĂ©nicitĂ© et dans l’évolution de ces souches.
L’objectif de la première Ă©tude a Ă©tĂ© d’identifier le sĂ©rotype O80:H2 parmi des EPEC et AE-STEC isolĂ©es de veaux diarrhĂ©iques et septicĂ©miques et de comparer gĂ©nĂ©tiquement ces AE-STEC bovines avec les AE-STEC O80:H2 humaines.
Dans cette Ă©tude, dix AE-STEC et 21 EPEC O80 ont Ă©tĂ© identifiĂ©es Ă  partir de fèces, de contenus intestinaux et d’un rein de veaux diarrhĂ©iques ou septicĂ©miques. Leurs gĂ©nomes ont Ă©tĂ© sĂ©quencĂ©s et comparĂ©s Ă  19 AE-STEC humaines. Elles appartenaient toutes au sĂ©rotype O80:H2 et au ST301, hĂ©bergeaient le gène eaeÎľ, et 23 des 29 AE-STEC contenaient le gène stx2d. D’un point de vue phylogĂ©nĂ©tique, elles Ă©taient rĂ©parties en deux sous-lignĂ©es principales : l’une comprenait une majoritĂ© d’EPEC bovines tandis que la seconde comprenait une majoritĂ© d’AE-STEC bovines et humaines comprenant le gène stx2d.
Les AE-STEC, les EPEC et les STEC sont portĂ©es par les bovins adultes sains dans leur tractus intestinal, plus particulièrement dans le colon Ă  la hauteur de la jonction recto-anale (Beutin et Fach, 2015). L’objectif de la seconde Ă©tude a Ă©tĂ© d’Ă©valuer la prĂ©sence du sĂ©rotype O80:H2 dans des souches AE- STEC et EPEC isolĂ©es de veaux laitiers sains âgĂ©s de moins de 6 mois prĂ©levĂ©s par Ă©couvillonnage au niveau la muqueuse recto-anale (RAMS) dans trois exploitations.
Dans cette étude, 233 RAMS ont été prélevés à trois occasions consécutives sur des veaux Holstein et ont été soumis à une PCR ciblant les gènes eae, stx1 et stx2. Au total, 148 RAMS positifs ont été ensemencés sur quatre milieux gélosés (semi-)sélectifs ; sur les 2146 colonies testées, 294 provenant de
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69 RAMS ont été confirmées par PCR comme étant des AE-STEC, EPEC ou STEC avec une majorité d’AE-STEC (73 %). Aucun isolat n’était positif pour le sérogroupe O80.
Les gènes de la toxine de Shiga (stx) ont Ă©tĂ© transfĂ©rĂ©s Ă  de nombreuses bactĂ©ries, dont l’une est E. coli O157:H7 (Wick et al., 2005). Le point crucial de la virulence des STEC rĂ©side dans le fait que les toxines de Shiga ne sont pas codĂ©es par un gène chromosomique d’E. coli mais que leurs gènes stx sont situĂ©s dans les gĂ©nomes de bactĂ©riophages qui se trouvent dans leurs hĂ´tes en tant que prophages (Los et al., 2011). Les Ă©tudes d’acquisition et de stabilitĂ© du phage Stx sont donc cruciales en termes de santĂ© publique et animale.
Les objectifs de cette troisième Ă©tude ont Ă©tĂ© d’isoler et de caractĂ©riser le phage Stx2d d’une souche STEC O80:H2, d’Ă©tudier la transduction du gène mĂ©diĂ©e par ce phage vers des souches non-STEC et ensuite, d’évaluer la survie de larves de Galleria mellonella inoculĂ©es avec ces souches transduites. Trois phages tempĂ©rĂ©s ont Ă©tĂ© induits et isolĂ©s de souches STEC bovine O80:H2 par rayonnement UV. Le gène stx2d d’un de ces phages a Ă©tĂ© transduit dans cinq souches non-STEC et son gĂ©nome a Ă©tĂ© analysĂ©. Trois souches : K12-MG1655, K12-DH5a et O80:H26 ont Ă©tĂ© transduites avec succès. Ces transferts ont Ă©tĂ© confirmĂ©s par une PCR ciblant le gène stx2d. L’ADN gĂ©nomique du phage a Ă©tĂ© extrait puis analysĂ©. Le phage fait partie de la classe des Caudoviricetes, il est stable dans les nouvelles souches STEC après trois repiquages successifs et prĂ©sente des rĂ©sistances Ă  tempĂ©rature et Ă  pH modĂ©rĂ©s. Son gĂ©nome prĂ©sente de nombreuses protĂ©ines impliquĂ©es dans le cycle lysogĂ©nique. Les expĂ©riences en modèle Galleria mellonella ont montrĂ© que les souches transduites provoquaient des taux de mortalitĂ© significativement plus Ă©levĂ©s que les souches non transduites respectives.
En conclusion, non seulement les EPEC mais aussi les AE-STEC O80:H2 sont prĂ©sentes chez les veaux diarrhĂ©iques et septicĂ©miques en Belgique et sont gĂ©nĂ©tiquement apparentĂ©es aux AE-STEC humaines. Les jeunes veaux laitiers en bonne santĂ© sont des porteurs sains d’AE-STEC et d’EPEC en Belgique ; le sĂ©rotype O80:H2 restant non identifiĂ© Ă  ce jour dans cette catĂ©gorie d’animaux.
Ces rĂ©sultats confirment la nĂ©cessitĂ© de comprendre l’Ă©volution des AE-STEC bovines et humaines et des EPEC O80:H2. Pour cela, l’étude sur le transfert de gène de la toxine de Shiga mĂ©diĂ©e par le phage Stx2d a montrĂ© que celui-ci peut ĂŞtre transfĂ©rĂ© Ă  des souches non-STEC et contribuer Ă  leur virulence dans le modèle des larves de Galleria mellonella. La surveillance des souches (AE)-STEC O80:H2 est essentielle au vu de leur prĂ©sence dans certaines catĂ©gories d’animaux et du risque potentiel reprĂ©sentĂ© par la transduction du gène stx.