Défis émergents de santé publique liés à l’Escherichia coli productrice de shigatoxines liés aux changements de l’agent pathogène, de la population et de l’environnement

Les problèmes de santé publique émergents des STEC d’Escherichia coli productrices de shigatoxine stx incluent la survenue de maladies plus fréquentes ou graves et les changements de facteurs de risque associés aux changements, souvent interconnectés, entre l’agent pathogène, la population et l’environnement. La virulence accrue des pathogènes, y compris l’acquisition d’un phage stx dans les épidémies, la population et les facteurs environnementaux ont vraisemblablement contribué de manière significative aux conséquences de la maladie Les facteurs de risque associés aux maladies graves incluent la consommation de produits frais, le contact avec les environnements contaminés, les données démographiques, Les stratégies d’atténuation comprennent la surveillance et la recherche sur les STEC émergents, le développement de stratégies efficaces de communication et d’éducation du public, et l’amélioration de la poli- tique. des politiques et des interventions pour atténuer les risques, y compris ceux liés à la contamination des produits et de l’environnement, en utilisant une approche «Une seule santé»

STEC, sévérité de la maladie STEC, facteurs de risque de population, risques environnementaux, diarrhée, souvent épidémique, qui peut être compliquée par la colite hémorragique et le syndrome hémolytique et urémique HUS , la principale cause d’insuffisance rénale aiguë chez les enfants Parmi les principaux types de stx phages, stx et stx, le SHU est plus souvent associé aux souches qui produisent stx seul ou en combinaison avec stx plutôt que celles qui produisent stx seul [ ,] La plupart des cas d’infection STEC sont acquis en consommant des aliments d’origine bovine; cependant, d’autres aliments, l’eau, le contact environnemental et la transmission de personne à personne sont aussi des sources importantes La plupart des infections à STEC humaines sont associées au sérotype O: H, mais la sensibilisation à l’importance des sérotypes non O augmente -] Au cours des dernières décennies, la fréquence des infections STEC O: H, en particulier en Amérique du Nord, a diminué en grande partie grâce à l’amélioration de la sécurité sanitaire de la viande . HUS fréquent ou sévère associé à des sérotypes ou sous-types particuliers de STEC et à de nouvelles souches «hybrides» ayant acquis le phage stx par transfert de gène horizontal avec ; Les défis sont principalement causés par les changements dans l’agent pathogène, la population et l’environnement. J’examine comment les changements dans le pathogène, la population et l’environnement contribuent, souvent de manière interdépendante, aux défis émergents et considérer comment ceux-ci peuvent être atténués

CHANGEMENTS DANS LE PATHOGÈNE

Le risque de développer un SHU à la suite d’une infection à STEC dépend de plusieurs facteurs liés à l’hôte, notamment la démographie , l’immunité , le mode de vie et l’utilisation d’agents antimicrobiens et antimicrobiens ; et sur des facteurs pathogènes, tels que le sérotype , le type de toxine , d’autres facteurs de virulence tels que le lieu d’effacement des entérocytes , et la dose d’exposition Exemples de situations où les facteurs pathogènes ont été la sévérité ou la fréquence attendue du SHU comprennent les éclosions associées aux produits du clade STEC O: H ; une épidémie de STEC O: H Xuzhou en Chine ; stc-produisant STEC O: H / H- ; et nouveau roman «hybride» producteur de stotypes O: H et O: H

STEC O: H Souches de clade liées aux produits frais

En, des foyers multistatiques d’infection STEC O: H sont survenus aux États-Unis associés à la consommation de produits frais , dans lesquels les fréquences de SHU et / ou d’hospitalisation étaient significativement plus élevées que prévu . aux aliments généralement consommés crus, contenant potentiellement des organismes pathogènes viables , y compris les légumes à feuilles, les fruits, les produits laitiers non pasteurisés et les germes, causent une morbidité plus élevée que ceux attribués aux aliments généralement consommés. Manning et al. ] ont postulé que la morbidité accrue dans les éclosions associées aux produits était liée à une virulence accrue chez le pathogène. Ils génotypaient plus de souches cliniques de STEC O et identifiaient des clades distincts dont le clade associé aux produits était spécifiquement associé à une maladie plus grave. ont montré que les souches clades avaient une plus grande adhérence aux cellules épithéliales et une expression plus élevée de Les niveaux élevés d’expression de stx sont corrélés à une pathologie plus sévère dans les modèles in vivo d’infection de la souris et du lapin Bien que ces résultats rendent possible une association entre les souches clades et la maladie grave, la consommation de produits frais crus, contaminés par le pathogène , ont probablement contribué à la gravité de la maladie

STEC O: H Éclosion de Strain Xuzhou en Chine

Dans une épidémie extraordinaire d’infection à STEC O: H en Chine , il y avait des individus avec SHU, dont% sont décédés Bien que la fréquence exacte du SHU dans cette épidémie ne soit pas connue, la sévérité était exceptionnellement élevée. Le niveau induit de stx- était significativement plus élevé à Xuzhou que dans les souches de référence Sakai et EDL, et Xuzhou induisait des taux significativement plus élevés d’interleukine ou d’interleukine dans les cellules mononucléées du sang périphérique que les souches de référence; Cependant, des facteurs environnementaux et de population ont probablement contribué à l’issue de la maladie étant donné que les personnes les plus touchées étaient des personnes âgées, vivaient dans de mauvaises conditions sociales à proximité d’animaux infectés et étaient fortement exposées à un environnement contaminé par les matières fécales.

Stc-produisant STEC O: H / H-

Le STEC non-O a été moins fréquemment associé au SHU que le STEC O: H Chez les souches s et s non-O associées au SHU, y compris celles du sérotype O: H / H-, stx produit seul Vers le En revanche, Bialaszewska et al ont étudié la corrélation entre les génotypes stx et le phénotype de la maladie chez plus de O isolats humains de la même famille. Les pays européens entre et Ils ont trouvé que les souches avec le génotype stx avec ou sans stx étaient plus fréquemment associées au SHU que les souches stx-only Aux États-Unis, les souches non-O STEC produisant stx sont plus souvent associées au SHU que ne le sont les souches productrices de stx

Nouveau sérotype « hybride » produisant des sérotypes O: H et O: H

Dans une épidémie massive et inattendue de maladie grave liée à la consommation de germes de fenugrec crus a eu lieu en Europe centrale. Elle a été causée par une nouvelle souche d’E. Coli EAEC entéroagrégatif sérotype O: H ayant acquis le phage stx par transfert de gène horizontal. En Allemagne des cas ont été identifiés, principalement des femmes adultes, dont% de personnes atteintes de SHU, dont%, principalement des femmes âgées décédées Le couplage de stx avec EAEC, qui dispose déjà d’un mécanisme de virulence et d’adhérence La souche O: H n’est pas la première souche hybride hautement pathogène à émerger Toutes les souches EHEC E coli entérohémorragiques, telles que celles des sérotypes O: H et O: H / H-, sont des souches hybrides qui ont évolué à travers l’acquisition de gènes stx par E. coli entéropathogène atypique EPEC , qui avait déjà établi des attributs de virulence, y compris LEE Cela suggère que, « out of the blue », émergence de nouveaux salut Les souches STEC pathogènes ghly seront le résultat de l’acquisition de stx phage par un pathogène ayant un potentiel de virulence établi, comme illustré par la souche hybride stx-productrice de sérotype O: H Les souches O: H hybrides stx-positives ont été reconnues pour la première fois. en France où, en, ils étaient la deuxième principale cause de SHU pédiatrique après STEC O: H Des patients identifiés entre et, environ% avaient un SHU, et les cas développaient une maladie invasive Les souches présentaient diverses combinaisons de gènes stxa, stxc et stxdThe hybride Les souches O: H présentaient des caractéristiques de virulence à la fois des STEC et des E coli pathogènes extra-intestinaux ExPEC Elles contenaient un gène rare de l’intimine, eae zeta, et un plasmide avec des caractéristiques du plasmide ExPEC pS associé à la bactériémie et à la méningite néonatale, pouvant expliquer la bactériémie qui s’est produit chez les patients

Le rôle des stx phages dans l’émergence de nouveaux STEC pathogènes

Il convient de noter que les nouveaux agents pathogènes stx-positifs hybrides des sérotypes O: H et O: H ont acquis des phages stx, plutôt que des phages stx, par transfert horizontal. Ceci n’est pas surprenant car les phages stx dépassent de loin les phages stx humains et animaux. les déchets fécaux dans l’environnement , un phénomène lié à la biologie et aux modes de vie différents des phages chez l’hôte bactérien stx tend à être transcrit alors que le phage est intégré de manière stable dans son génome hôte; stx est typiquement transcrit lorsque le phage est induit, par exemple, par des facteurs de stress dans l’intestin humain ou animal, par exemple des antibiotiques et entre dans le cycle lytique, se reproduisant en grand nombre. Les phages stx sont dispersés dans l’environnement où ils peuvent infecter d’autres bactéries sur leur gamme d’hôtes

CHANGEMENTS DANS LA POPULATION

Plusieurs tendances évolutives sont associées à un risque accru d’infection à STEC et à SHU, y compris l’évolution des modes de vie, des données démographiques, du statut socioéconomique et de l’immunité.

Évolution des changements de style de vie

Deux tendances de mode de vie associées à un risque accru de morbidité liée aux STEC sont la consommation de produits, en particulier les légumes à feuilles , et le contact avec l’environnement [,,]

Consommation de produits crus frais

La consommation de légumes verts à feuilles était la deuxième source la plus courante, après le bœuf, d’éclosions d’origine alimentaire aux États-Unis – La consommation de produits frais a considérablement augmenté au cours des dernières décennies pour plusieurs raisons, notamment le désir des gens de mener une vie plus saine. En même temps, des épidémies d’origine alimentaire contaminées par des produits frais contaminés, parfois avec des effets dévastateurs , sont reconnues dans le monde entier. La contamination microbienne, parfois à des niveaux élevés, peut survenir à n’importe quelle étape de la production. la maison La contamination des cultures par une irrigation polluée ou des eaux de ruissellement a été liée à de graves épidémies d’infection associées à des produits frais

Expositions environnementales

Le contact avec les eaux récréatives, en particulier les lacs , l’environnement agricole [,,,,] y compris la résidence rurale, le contact avec les animaux et les déchets animaux et la visite des fermes et des zoos, est une préoccupation croissante non seulement. Infection à STEC mais aussi, en raison de fortes doses d’exposition , pour le SHU, en particulier chez les enfants

Données démographiques, statut socio-économique et immunité

Âge et immunité

L’infection à STEC symptomatique et le SHU surviennent le plus souvent chez les jeunes enfants et tendent à diminuer avec l’âge et à remonter chez les personnes âgées , avec une mortalité importante chez les personnes âgées L’incidence de l’HUS est inversement proportionnelle à la fréquence d’anticorps dirigés contre stx et stx , suggérant que ces anticorps protègent contre le SHU

Le genre

La prévalence des infections STEC et HUS ou des hospitalisations a été observée chez les STEC O aux États-Unis et au Royaume-Uni Cette prédominance a également été observée dans une vaste étude populationnelle des facteurs de risque démographiques du SHU suivant STEC O infection L’étude américaine a noté que la proportion de femmes était plus élevée dans les poussées attribuables aux produits que dans celles associées à d’autres aliments et suggérait que la prédominance des femelles dans les infections liées aux produits était liée aux préférences alimentaires spécifiques au genre, Comme il a été également suggéré dans le STEC O: H épidémie associée à la germination Cependant, une explication de la prédominance féminine dans l’infection STEC ou HUS n’a pas été trouvée dans l’étude britannique, suggérant que des recherches supplémentaires pourraient être nécessaires pour identifier d’autres causes possibles, y compris les facteurs de l’hôte [,,]

Statut socio-économique et immunité

Le SSE élevé a été lié au développement du SHU, mais pas nécessairement de l’infection STEC aux États-Unis et chez les femmes de l’éclosion associée à la germination STEC O: H Dr D Werber, communication personnelle écrite, mai In the South Africa une plus faible exposition environnementale et, supposément, une immunité moindre à un agent étiologique présumé était considérée comme un facteur de risque pour le SHU chez les personnes ayant un SSE élevé comparativement aux personnes ayant un faible SSE ayant une exposition environnementale plus élevée, et vraisemblablement avec une immunité à l’étiologie hypothétique. agent Alors que les anticorps sériques sériques protègent contre le développement du SHU , les anticorps contre les facteurs de colonisation bactérienne ont été corrélés avec l’immunité à la colonisation par les pathogènesEHEC partagent la LEE avec l’EPEC étroitement liée, qui est la cause la plus fréquente de diarrhée infantile dans de nombreux pays à revenu faible et intermédiaire et dans les économies émergentes telles que le Brésil, le Mexique et l’Afrique du Sud L’intimine codée par LEE suscite un réponse qui confère une immunité croisée entre l’ECEH et l’EPEC Ceci expliquerait la faible incidence des infections EHEC et du SHU au Brésil et, par extension, peut-être dans d’autres LMICs. L’EPEC était une cause majeure d’épidémies infantiles sévères dure-mère. gastroentérite dans les hôpitaux et les pépinières en Europe et aux États-Unis , mais les épidémies EPEC ont diminué au début s pour des raisons qui ne sont pas entièrement compris On a spéculé le Dr Peter C Fleming, communication personnelle orale que De même, une baisse de l’immunité de la population à l’infection EPEC dans les PRFM à mesure que le niveau de vie augmente, peut entraîner une augmentation des risques de transmission de l’ECEH en Amérique du Nord. EHEC infection dans ces pays

CHANGEMENTS DANS L’ENVIRONNEMENT

Les STEC sont répandus dans les environnements agricoles et ouverts et chez les animaux domestiques et sauvages Les ruminants, en particulier les bovins, constituent le principal réservoir d’infection STEC humaine et les STEC peuvent persister pendant de longues périodes dans l’environnement agricole, y compris dans le sol. est un facteur de risque bien connu pour l’infection humaine STEC , et les déchets fécaux contaminés STEC peuvent être lavés dans les sources d’eau après de fortes pluies La contamination environnementale par STEC pose un défi de santé publique important car les efforts systématiques pour réduire l’excrétion De plus, la contamination de l’environnement peut continuer à augmenter en raison de la croissance de l’agriculture intensive, en particulier dans les économies émergentes, et de la présence de bovins «super-excréteurs», comme on le verra plus loin. circonstances qui amènent les gens et les animaux sauvages et / ou domestiqués ensemble, y compris les changements dans l’utilisation des terres pour l’agriculture par la déforestation , offrent des possibilités de transfert de gènes horizontaux des phages stx trouvés dans les déchets humains et animaux , augmentant ainsi les risques de nouveaux pathogènes STEC émergents. Les projections de croissance démographique élevée, y compris une classe moyenne en plein essor. les économies émergentes dans les prochaines années augmenteront considérablement la demande en protéines Cette demande entraînera à son tour une expansion continue de la production animale et, par conséquent, une contamination accrue de l’environnement par les STEC Certains bovins, connus sous le nom de super excréteurs, excrètent concentrations élevées d’organismes, entraînant des niveaux croissants de contamination aux STEC dans l’environnement agricole Cela peut augmenter les risques de SHU dans les populations soumises à de telles doses d’exposition. Des études de modélisation indiquent que% de la transmission de STEC O: H provient de% d’animaux ayant subi une surexposition et suggère que des interventions telles que la vaccination, les probiotiques et les bactériophages dirigés contre ces animaux peuvent Avoir un effet disproportionné sur la réduction de la contamination environnementale Cependant, l’identification des surexploitants est difficile et les facteurs responsables de la surexploitation sont inconnus. Ils peuvent inclure des caractéristiques spécifiques du pathogène STEC, de l’environnement et de l’hôte animal, y compris la composition. Les antimicrobiens continuent d’être utilisés dans de nombreux pays pour la promotion de la croissance dans la production animale intensive et peuvent conduire à l’induction et à la dissémination dans l’environnement des phages stx , qui peuvent infecter le microbiome fécal animal. d’autres bactéries et potentiellement potentiellement l’émergence de nouveaux pathogènes stx-positifs La croissance prévue de l’agriculture intensive dans les économies émergentes conduira à une augmentation substantielle de l’utilisation des antimicrobiens chez les animaux , malgré des restrictions progressives en Europe

CONCLUSIONS ET STRATÉGIE D’ATTÉNUATION

Les défis émergents de santé publique de STEC comprennent la survenue de SHU plus fréquents ou plus graves et les changements de facteurs de risque associés aux changements dans l’agent pathogène, la population et l’environnement, souvent de manière interconnectée, par exemple dans les épidémies STEC O: H et Xuzhou , le clade et les souches de Xuzhou exprimaient des niveaux élevés de certains facteurs de virulence, y compris stx, ce qui rend concevable une association avec une maladie plus grave Dans l’épidémie d’EAEC O: H stx-positive, l’acquisition d’un stx- Cependant, des facteurs démographiques et / ou environnementaux ont également contribué à des résultats sévères dans toutes les éclosions en raison d’une préférence alimentaire pour les produits crus du clade et de l’O: H, de la vieillesse Xuzhou et de l’O; exposition à un environnement fortement contaminé Xuzhou Dans des cas sporadiques de STEC O: H / H-, un SHU plus fréquent était associé à un changement de génotype de stx à stx, alors que la capacité des souches de sérotype O: H et O: H l’HUS était activé par l’acquisition de phages stx, plus présents dans l’environnement que les phages stx Bien que la consommation de viande contaminée reste une source majeure d’infection STEC O: H , une baisse de l’infection associée au bœuf Prend davantage en considération la consommation de produits frais et le contact avec des environnements agricoles contaminés par les matières fécales comme causes de la maladie STEC O: H , L’augmentation de la pollution environnementale par STEC aggravera les risques de contamination des produits par l’irrigation avec de l’eau polluée. La consommation de produits frais devrait continuer de croître dans le cadre du désir des gens de mener une vie plus saine , et les environnements peuvent devenir de plus en plus contaminés en raison de la croissance continue de l’agriculture intensive et de la présence d’animaux excréteurs De plus, la contamination de l’environnement par les phages stx provenant des déchets fécaux humains et animaux peut entraîner l’émergence de nouveaux agents pathogènes stx-positifs. ia acquisition horizontale des phages stxLa transition démographique en cours dans les pays à revenu élevé, avec des taux de natalité plus faibles et une longévité accrue , conduira à un nombre croissant d’aînés susceptibles au SHU . SHU dans les pays à revenu élevé, alors que le développement social continu dans les PRFM risque de conduire au remplacement de l’infection EPEC par une infection à ECEH avec le risque de SHU associé

Stratégies d’atténuation

Compte tenu de l’interaction complexe des facteurs humains, animaux et environnementaux qui contribuent aux nouveaux défis de santé publique de STEC, une stratégie d’atténuation intégrant une approche multidisciplinaire «Une seule santé» devrait inclure: surveillance de l’infection STEC par tous les sérotypes pathogènes et le SHU et la caractérisation adéquate des pathogènes pour surveiller l’émergence de nouvelles souches de STEC virulentes; des recherches visant à identifier les changements dans les facteurs de risque d’infection à STEC par tous les sérotypes pathogènes et le SHU et le développement d’interventions pour les atténuer; des programmes de communication efficaces pour alerter le public du risque d’infections aux STEC et des programmes éducatifs pour aider à leur atténuation; amélioration continue des politiques nationales et internationales de sécurité sanitaire des aliments pour la production et la distribution sûres de produits frais et leur mise en œuvre; réduction de l’utilisation des antimicrobiens pour la promotion de la croissance animale; et la recherche pour identifier les animaux super-excréteurs et mieux comprendre les déterminants de la super-excrétion afin que des interventions pré-récolte appropriées puissent être mises en œuvre pour réduire la contamination environnementale par STEC, en garantissant que les agriculteurs et l’industrie

Remarques

Remerciements L’auteur remercie les suivants pour leurs discussions utiles: le regretté Dr Peter C Fleming, Theresa Tam, Martin Petric, Herme Lior, Dirk Werber, Martina Bielaszewska, Vic Gannon, Jan Sargeant, et Roger JohnsonPotential conflits d’intérêts Auteur certifie pas de conflits potentiels d’intérêt L’auteur a 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