Portage des Escherichia coli entérohémorragiques par les ruminants et effet de probiotiques

EHEC carriage in ruminants and probiotic effects

¹ INRA, UR 454 Microbiologie, Centre de Recherches de Clermont-Ferrand/Theix, 63122 St-Genès-Champanelle, France
² Lallemand Animal Nutrition, 19 rue des Briquetiers, 31702 Blagnac, France

Auteur correspondant : Evelyne Forano, evelyne.forano@clermont.inra.fr

Reçu : 2 Septembre 2013

Résumé

Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) sont à l’origine de toxi-infections alimentaires qui peuvent conduire à des séquelles graves, notamment chez les jeunes enfants. Le réservoir principal des EHEC est le tube digestif des ruminants. Le contenu digestif et/ou la matière fécale des bovins sont à l’origine de la contamination de la viande et du lait, ou des fruits et légumes. Des épidémies importantes sont survenues ces dernières années en France. Au Brésil, bien que le portage des STEC (Shiga-Toxin-producing E. coli) soit élevé chez les ruminants, les infections humaines dues aux souches EHEC sont rares. En vue de limiter le portage sain par les ruminants, l’effet de différents probiotiques est testién vitro sur la croissance et la survie des EHEC, et in vivo sur le portage animal de ces souches. Différents auteurs ont ainsi montré que des bactéries lactiques ou des souches d’E. coli non pathogènes pouvaient limiter l’excrétion fécale de souches EHEC. Par ailleurs, dans le cadre de l’étude de la physiologie des EHEC dans leur réservoir naturel, nous avons découvert que, dans l’intestin des bovins, les EHEC O157 :H7 ont la capacité d’utiliser respectivement l’éthanolamine et les sucres dérivés du mucus comme sources d’azote et de carbone. Ainsi, ces substrats représentent une niche écologique pour les EHEC, et leur utilisation leur confère un avantage nutritionnel compétitif qui participe à leur persistance dans l’intestin. L’étude du métabolisme des EHEC dans le tractus gastro-intestinal bovin permettra à terme de proposer des souches probiotiques compétitrices des EHEC pour l’utilisation des nutriments, afin de limiter la survie des EHEC dans leur réservoir naturel, et ainsi réduire le risque sanitaire.

Abstract

Enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC) are Shiga-Toxin producing E. coli (STEC) that cause human outbreaks which can lead to a severe illness such as haemolytic-uraemic syndrome (HUS), particularly in young children. The gastrointestinal tract of cattle and other ruminants is the principal reservoir of EHEC strains and outbreaks have been associated with direct contact with the farm environment, and with the consumption of meat, dairy products, water and fruit or vegetable contaminated with ruminant manure. Several outbreaks occurred these last years in France. In Brazil, although STEC carriage in ruminants is important, human cases due to EHEC are fairly rare. In order to reduce EHEC survival in the ruminant gastrointestinal tract and thus limit contamination of food products, it is necessary to determine the mechanisms underlying EHEC persistence in this ecosystem with the aim of developing nutritional or ecological strategies. The effect of probiotics has been tested in vitro on the growth and survival of EHEC strains and in vivo on the animal carriage of these strains. Various studies have then shown that lactic bacteria or non-pathogenic E. coli strains were able to limit EHEC fecal shedding. In addition, understanding EHEC physiology in the ruminant gut is also critical for limiting EHEC shedding. We found that EHEC O157:H7 is able to use ethanolamine and mucus-derived sugars as nitrogen and carbon sources, respectively. Thus, these substrates represent an ecological niche for EHEC and their utilization confers a competitive growth advantage to these pathogens as they use them more rapidly than the bacteria belonging to the resident intestinal microbiota. Understanding EHEC metabolism and ecology in the bovine intestinal tract will allow proposing probiotic strains to compete with EHEC for nutrients and thus decrease the sanitary risk.