Escherichia coli

Escherichia coli, autrement appelé colibacille ou E. coli., est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l'être humain. Découverte en 1885 par Théodore Escherich, dans des selles de nourrissons, c'est un coliforme fécal généralement commensal. Cependant, certaines souches d´E. coli peuvent être pathogènes.

Description

E. coli est un bacille (dont le sérotype O157:H7 est très pathogène) gram négatif de la famille des entérobactéries. C’est un hôte commun de la microflore commensale intestinale de l’Homme et des animaux à sang chaud. Son établissement dans le tractus digestif s’effectue durant les premières heures ou journées qui suivent l’accouchement. E. coli constitue alors tout au long de la vie de l’hôte l’espèce bactérienne dominante de la microflore anaérobie facultative de l’intestin. E. coli est sans doute l’organisme vivant le plus étudié à ce jour : en effet, l'ancienneté de sa découverte et sa culture aisée (division cellulaire toutes les 20 minutes à 37 °C dans un mileu riche) en font un outil d'étude aisé. La profusion de publications scientifiques qui la mentionnent en témoigne, et elle joue le rôle de « cheval de labour » dans tous les laboratoires de biologie moléculaire.

Historiques

Théodore Escherich, en observant la fréquence des diarrhées néonatales, avait déjà posé la question de l’implication du colibacille dans les entérites. Après la Seconde Guerre mondiale, les connaissances ont convergé pour établir le concept de virulence de certaines souches de E. coli. Dans les années 1950, de nombreuses souches d’E. coli ont été incriminées en tant qu’agent étiologique de diarrhées infantiles. On sait maintenant que certaines souches « spécialisées » d’E. coli sont associées à des pathologies très diverses (y compris extra-intestinales), tant chez l’Homme que chez l’animal ; diarrhées, gastro-entérites, infections du tractus urinaire, méningites, septicémies, « maladie des hamburgers » , le syndrome hémolytique et urémique etc. Mis à part cela, la plupart des souches d´E. coli sont bénéfiques et même essentielles.

En prévention, une surveillance nationale des SHU a lieu au Centre National de Référence des E. coli, situé dans l’unité de Biodiversité des Bactéries Pathogènes Émergentes à l’Institut Pasteur, qui est chargé d’étudier les souches pathogènes.

Depuis les années 1950, les bactériologistes ont essayé, grâce aux différences antigéniques de E. coli, de subdiviser l’espèce en sérotypes en immunisant des lapins avec des antigènes somatiques et flagellaires. La sérotypie reste la méthode la plus utilisée et la plus utile encore actuellement.

Le sérotype est la combinaison des 2 antigènes, somatique O et flagellaire H, (exemples : O157:H7 et O111:H8), alors que le sérogroupe n'est déterminé que par l’antigène O (exemple : O157, O111). Cependant le sérotype n’est pas suffisant pour caractériser les E. coli pathogènes. Il est nécessaire de bien étudier chaque sérotype, qui n’est pas nécessairement relié à la pathogénicité.

Cycle de vie

E. Stewart et al. PLoS Biology February 2005

Antigènes et sérogroupage

L’antigène somatique O, définissant le sérogroupe, est contenu dans les lipopolysaccharides présents sur la paroi bactérienne des souches à gram négatif. L’antigène flagellaire H est de nature protéique entrant dans la structure du flagelle permettant la mobilité de la bactérie.

Les antigènes somatiques O

Les antigènes somatiques sont composés de lipopolysaccharides complexes. Actuellement certains laboratoires d'analyses médicales utilisent l'agglutination avec des sérums pour déterminer le sérogroupe, mais cette technique est limitée par le nombre de plus en plus élevé de sérums à fabriquer, par la présence d'agglutinations croisées entre les antigènes O de E. coli, Shigella et ceux de Salmonella, et par le passage de la consistance crémeuse de la colonie à une consistance rugueuse ayant pour conséquence l’absence de synthèse de l'antigène O. C'est pour cette raison qu'une technique de sérotypage moléculaire a été développée. L'antigène O fait partie du lipopolysaccharide (LPS) de la membrane externe des bactéries à gram négatif. Il contient un grand nombre d’unités répétées d’oligosaccharides de 3 à 6 sucres dont la combinaison détermine la diversité des antigènes O. Les gènes codant les enzymes impliquées dans la synthèse de l’antigène O sont regroupés dans le cluster de gènes rfb. Ce cluster rfb peut être amplifié spécifiquement grâce à un système d’amorces puis, après restriction par l’endonucléase MboII, un profil noté « R » peut être obtenu par électrophorèse, correspondant à un sérogroupe de E. coli (Coimbra et al., 2000). Un profil d’électrophorèse est fonction de l’emplacement des sites de restriction propre à MboII. Ainsi tous les clusters de gènes correspondant à un antigène somatique auront un profil de restriction qui lui est propre. Ce profil R sera ensuite analysé avec le logiciel Taxotron® puis comparé à une base de données, en perpétuel développement. Par exemple, le profil R aura un numéro R111, correspondant au sérogroupe O111obtenu avec le sérum.

Les antigènes flagellaires H

La diversité des antigènes H est due aux différents types de flagelline composant la structure du flagelle. C'est le flagelle qui permet la mobilité bactérienne. Le typage s'effectue également par séro-agglutination, mais n’est développé que dans de très rares laboratoires dans le monde. Cependant, certaines souches perdent leur mobilité et sont classées comme non mobile (NM ou H-). Une technique de sérotypage moléculaire a donc été également développée pour déterminer l'antigène H. L'antigène H est codé par le gène fliC. Les parties N et C terminales de la flagelline sont très conservés et c'est la partie médiane, plus variable, qui donne la spécificité de l'antigène H. Les E. coli immobiles possèdent également le gène fliC mais sont incapables de synthétiser un flagelle fonctionnel. Après amplification et restriction du gène fliC, il est possible de typer l'antigène H en comparant le profil obtenu à une base de données de profil-type (Machado et al, 1998). Par exemple, le profil fliC (noté F) aura un numéro F8, correspondant au type H8 obtenu avec le sérum.

Critères d'identification de E. coli (démarche)

C'est une bactérie de la famille des Enterobacteriaceae ne possédant pas de désaminase, ce qui exclut les genres Proteus, Morganella et Providencia (typiquement ex-tribu des Proteae).

Elle fermente le glucose par la voie des acides mixtes (Rouge de méthyle +, VP -) ce qui exclut les genres Klebsiella, Enterobacter, Hafnia et Serratia (typiquement groupe des KEHS, ex-tribu des Klebsielleae).

De plus,

Fermentation du lactose, du mannitol ;
Production d'indole à partir du tryptophane ;
Ne possède pas d'uréase ;
Ne produit pas d' H₂S ;
Incapable d'assimiler le citrate en aérobiose.
ONPG+
TDA-
Uréase-
Indole +++
VP-

Prédateur

Escherichia coli étant une bactérie, elle est sensible aux bactériophages comme les phages T4.

Voir aussi

Lien externe

Entérobactérie | Bactérie (nom scientifique) | Organisme modèle

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