Bactériologie médicale & vétérinaire Gram −
Fiche de révisionEscherichia coli : pathovars, pouvoir pathogène et résistances
Synthèse
- Escherichia coli est une entérobactérie Gram négative, commensale du tube digestif mais pouvant exprimer des facteurs de virulence spécifiques selon les pathovars.
- Six principaux pathovars sont décrits : ECEP, ETEC, EIEC, EHEC, EAEC et DAEC, chacun associé à des tableaux cliniques distincts (diarrhées, syndromes dysentériques, syndromes hémolytiques et urémiques).
- Les souches EHEC (notamment O157:H7) produisent des shigatoxines (Stx) responsables de colites hémorragiques et de SHU, avec un réservoir animal principal (bovins).
- En médecine vétérinaire, E. coli est impliqué dans des mammites bovines, des septicémies néonatales des veaux et porcelets, et des péritonites aviaires.
- Les résistances aux β-lactamines (BLSE, carbapénémases), aux aminosides et aux fluoroquinolones sont en augmentation, avec des profils variables selon les pathovars et les contextes épidémiologiques.
- Le diagnostic repose sur la culture, l'identification biochimique (lactose +, IMViC + + - -), le sérotypage et la recherche de gènes de virulence (PCR).
Points clés (à retenir)
- Escherichia coli est une entérobactérie lactose positive, oxydase négative, fermentant le glucose avec production de gaz (IMViC typique : + + - -).
- La classification en pathovars repose sur les facteurs de virulence : adhésines (pili, intimine), toxines (thermolabiles/thermostables, shigatoxines), systèmes de sécrétion (type III chez EIEC).
- EHEC (STEC) exprime les shigatoxines Stx1/Stx2, cible les cellules endothéliales rénales et est associé au sérotype O157:H7 (mais d'autres sérotypes émergents comme O104:H4).
- Les infections extra-intestinales (IUE, méningites néonatales, septicémies) impliquent des facteurs de virulence spécifiques : capsule K1, sidérophores, système acrobactine.
- En médecine vétérinaire, les souches F5 (K99)+ sont responsables de diarrhées néonatales chez le veau, et les souches Avian Pathogenic E. coli (APEC) causent des septicémies chez les volailles.
- Les BLSE (CTX-M dominantes) confèrent une résistance aux céphalosporines de 3e génération, et les carbapénémases (NDM, OXA-48) sont en émergence.
- Le diagnostic des diarrhées à E. coli nécessite des milieux sélectifs (MacConkey sorbitol pour O157:H7) et la recherche de gènes de virulence par PCR.
Taxonomie et habitat
Escherichia coli appartient à la famille des Enterobacteriaceae, genre Escherichia. Décrite par Theodor Escherich en 1885, cette bactérie est un marqueur de contamination fécale. Son génome varie de 4,6 à 5,5 Mb avec un taux de GC de 50,5%. On distingue les souches commensales (dominantes dans le microbiote intestinal) des souches pathogènes exprimant des facteurs de virulence spécifiques.
Réservoirs et transmission
Le réservoir principal est le tube digestif des mammifères, notamment humains et bovins pour les pathovars entérohémorragiques. La transmission est féco-orale (eau, aliments contaminés, contact direct). Les viandes hachées crues ou mal cuites sont un vecteur majeur pour EHEC. En milieu hospitalier, les souches BLSE colonisent le tube digestif et peuvent disséminer par contact main-portage.
Épidémiologie des pathovars
Les pathovars diarrhéiques présentent une distribution géographique variable : ETEC est prédominant dans les pays en développement (diarrhée du voyageur), tandis qu'EHEC est fréquent en Amérique du Nord et Europe. Les souches APEC (poultry) ont un impact économique majeur en aviculture. L'émergence de clones hybrides (comme le O104:H4 producteur de Stx2 et adhésine aggregative) complique l'épidémiosurveillance.
Caractères culturaux et identification
E. coli pousse en 18-24h sur gélose ordinaire, formant des colonies grises, convexes, de 2-3 mm. Sur MacConkey, les colonies sont roses (lactose +), sauf O157:H7 (sorbitol -). La croissance est aérobie et anaérobie facultative, optimale à 37°C. Les milieux sélectifs comme SMAC (MacConkey sorbitol) ou CHROMagar STEC améliorent le dépistage des EHEC.
| Pathovar | Caractères biochimiques | Marqueurs de virulence |
|---|---|---|
| ECEP | Lac+, Indole+ | Pili P (pap), adhésine intimine (eae) |
| ETEC | Lac+, Mobilité+ | LT/ST entérotoxines, pili CFAs |
| EIEC | Lac-, Indole- | Système de sécrétion type III (plasmide pINV) |
| EHEC | Sorbitol- (O157:H7) | Shigatoxines Stx1/Stx2, eae+/- |
Légende : Lac = fermentation du lactose ; LT/ST = entérotoxines thermolabiles/thermostables.
Physiopathologie et facteurs de virulence
Les mécanismes pathogènes varient selon les pathovars. ECEP adhère aux entérocytes via l'intimine (codée par eae) et induit une effacement des microvillosités (lésion "attaching-effacing"). ETEC sécrète des entérotoxines activant l'AMP cyclique, provoquant une diarrhée sécrétoire. EHEC produit des shigatoxines qui, après translocation systémique, inhibent la synthèse protéique des cellules endothéliales, conduisant au SHU.
Facteurs de virulence structuraux
La capsule K1 (polyneuraminique) protège contre le complément et est cruciale pour les méningites néonatales. Les pili de type 1 médient l'adhésion aux cellules urothéliales dans les infections urinaires. Les sidérophores (entérobactine, aerobactine) captent le fer libre, essentiel à la croissance bactérienne dans l'hôte.
Clinique humaine et vétérinaire
Chez l'Homme, les manifestations incluent : diarrhées aqueuses (ETEC), dysenterie (EIEC), colite hémorragique (EHEC), infections urinaires (ECUP), méningites néonatales (souches K1) et septicémies. Les populations à risque sont les nourrissons, les immunodéprimés et les voyageurs en zone d'endémie.
Pathologies animales
En élevage bovin, les souches K99+ provoquent des diarrhées néonatales sévères chez les veaux. Les APEC causent des péritonites et septicémies chez les volailles (maladie de la crête bleue). Les porcelets peuvent développer un œdème maladie (souches produisant la toxine Stx2e). Les carnivores sont moins touchés, mais des cystites à E. coli sont rapportées chez le chien.
Zoonoses
Les EHEC constituent un risque zoonotique majeur, avec transmission par contact direct avec des bovins ou consommation de produits contaminés. Les mesures de biosécurité en élevage (désinfection des bâtiments, contrôle de l'abreuvement) et la cuisson à cœur des viandes sont essentielles pour limiter la transmission.
Diagnostic au laboratoire
L'examen direct des selles (diarrhées) ou des urines (ECBU) révèle des bacilles Gram négatifs. La culture sur MacConkey identifie les colonies lactose + (sauf EIEC, EHEC O157:H7). Le sérotypage (antigènes O, H, K) et la PCR ciblant les gènes de virulence (stx1/2, eae, elt/est) confirment le pathovar. Le MALDI-TOF identifie l'espèce mais ne distingue pas les pathovars.
| Antibiotique | Sensibilité | Commentaire |
|---|---|---|
| Amoxicilline | R | Résistance naturelle par β-lactamase TEM-1 |
| Amoxi/CLAV | V | Actif sauf si BLSE présente |
| C3G (Ceftriaxone) | V | Résistance si BLSE (CTX-M-15 fréquente) |
| Ciprofloxacine | V | Résistance croissante par mutations gyrA/parC |
| Fosfomycine | S | Alternative pour les cystites simples |
Légende : C3G = Céphalosporine de 3e génération ; BLSE = β-lactamase à spectre étendu.
Sensibilité aux antibiotiques
Les résistances naturelles incluent l'acide nalidixique (mutations chromosomiques) et l'oxacilline. Les résistances acquises concernent principalement les β-lactamines (BLSE, carbapénémases), les fluoroquinolones et les aminosides (enzymes AME). Les souches EHEC sont souvent sensibles aux azithromycine et méropénème, mais l'antibiothérapie est controversée dans les infections à Stx (risque de libération accrue de toxines).
Mécanismes de résistance
Les BLSE (CTX-M-15 dominante) hydrolysent les céphalosporines mais sont inhibées par l'acide clavulanique. Les carbapénémases (NDM, OXA-48) confèrent une résistance aux carbapénèmes, antibiotiques de dernier recours. La résistance aux colistine, médiée par le gène mcr-1, est émergente dans les souches animales et zoonotiques.
Entraînement
Flashcards et quiz générés à partir des tableaux et des points clés de cette fiche (JavaScript requis).
Références
- Société Française de Microbiologie (SFM). Rémic : Référentiel en microbiologie médicale. 7e éd. Paris : SFM ; 2022.
- Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie (CA-SFM / EUCAST). Recommandations 2024-2025 (Humaine et Vétérinaire).
- Denis F, Ploy MC, Martin C, Cattoir V. Bactériologie médicale : techniques usuelles. 3e éd. Paris : Elsevier Masson.
- Prescott LM, Willey JM, Sherwood LM, Woolverton CJ. Microbiologie. Bruxelles : De Boeck Supérieur.
- Gyles CL. Escherichia coli in Domestic Animals and Humans. CAB International, 2023.