De la détection de cellules persistantes de Escherichia coli O157:H7 dans des laitues

« Détection de cellules persistantes de Escherichia coli O157:H7 dans des laitues et modèlisation mathématique pour prédire leur présence », source article des éditeurs de la revue Apllied and Environmental Microbiology, une revue de l’American Society for Microbiology.

Le pathogène humain Escherichia coli O157:H7 a provoqué des flambées récurrentes de maladies infectieuses d'origine alimentaire liées à la consommation de laitue malgré une faible prévalence sur les plantes dans les champs. En utilisant de la laitue cultivée en laboratoire, Munther et al. ont démontré la présence d'une sous-population de cellules persistantes de E. coli O157:H7, qui sont des variants phénotypiques qui ont une tolérance accrue aux antibiotiques et à d'autres stress dus à la dormance cellulaire.

Leur modèle mathématique pour décrire les sous-populations de E. coli O157:H7 sur la laitue a été appliqué avec succès aux données de plusieurs essais sur le terrain publiés. L'état persistant de E. coli O157:H7 peut avoir des implications importantes pour sa survie aux nombreux stress rencontrés de la ferme à la table.

Voici le résumé de l’étude qui est paru dans Applied and Environmental Microbiology.

Les infections à Escherichia coli O157:H7 ont été régulièrement associées aux produits. L'état physiologique des cellules de E. coli O157:H7 survivantes aux nombreux stress rencontrés sur les plantes est mal connu. Les populations de E. coli O157:H7 sur les plantes sur le terrain suivent généralement une décomposition biphasique dans laquelle de petites sous-populations survivent sur de plus longues périodes.

Nous avons émis l'hypothèse que ces sous-populations comprennent des cellules persistantes, connues sous le nom de cellules dans un état de dormance transitoire qui surviennent par variation phénotypique dans une population clonale.

En utilisant trois études expérimentale (avec des populations en croissance, en phase stationnaire à la capacité limite et en décomposition), nous avons mesuré les fractions de cellules persistantes dans les populations cultivables de E. coli O157:H7 après l'inoculation sur des plants de laitue en laboratoire.

Les fractions cellulaires persistantes moyennes les plus élevées sur les feuilles de chaque phase étaient respectivement de 0,015, 0,095 et 0,221%.

Le déclin des populations de E. coli O157:H7 sur des plantes incubées dans des conditions sèches a montré la plus forte augmentation de la fraction persistante (46,9 fois). Des modèles d'équations différentielles ont été construits pour décrire la dynamique temporelle moyenne des populations de cellules normales et persistantes de E. coli O157:H7 après inoculation sur des plantes maintenues sous une humidité relative faible, résultant en des taux de changement d'une cellule normale à une cellule persistante de 7,7x10⁻⁶ à 2,8x10^{-5 h-1}.

En appliquant nos équations du modèle à la phase de décroissance, nous avons estimé les paramètres du modèle pour quatre essais sur le terrain publiés de la survie de E. coli O157:H7 sur de la laitue et obtenu des taux de chagement similaires à ceux obtenus dans notre étude.

Par conséquent, notre modèle est pertinent pour la survie de ce pathogène humain sur des plants de laitue sur le terrain. Étant donné le faible état métabolique des cellules persistantes, ce qui peut les protéger des traitements de désinfection, ces cellules sont importantes à prendre en compte dans la décontamination microbienne des produits.

Importance

Malgré des éclosions de maladies infectieuses d'origine alimentaire liées à la consommation de laitue, E. coli O157:H7 diminue rapidement lorsqu'il est appliqué sur des plantes dans le champ, et peu de cellules survivent sur des périodes prolongées.

Nous avons émis l'hypothèse que ces cellules sont persistantes, présentes dans un état dormant et ce qui se produit naturellement dans les populations bactériennes.

Lorsque des plants de laitue ont été inoculés avec E. coli O157:H7 en laboratoire, la plus grande fraction persistante de la population a été observée pendant le décroissance de la population sur les surfaces sèches des feuilles. En utilisant la modélisation mathématique, nous avons calculé le taux de changement d'une cellule normale de E. coli O157:H7 à une cellule persistante sur des plants de laitue sèche sur la base de nos données de laboratoire.

Le modèle a été appliqué à des études publiées dans lesquelles la laitue a été inoculée avec E. coli O157:H7 sur le terrain, et des taux de changement similaires à ceux obtenus dans notre étude ont été obtenus.

Nos résultats apportent d'importantes nouvelles connaissances sur la physiologie de ce pathogène virulent sur des plantes à considérer pour améliorer la sécurité des produits.