Challenges du diagnostic et de l'épidémiologie de Escherichia coli entéro-invasif

Escherichia coli entéro-invasif (ECEI) et Shigella spp. sont deux bactéries à Gram négatif responsables de maladies diarrhéiques dans le monde. Les présentations cliniques de ces deux agents pathogènes sont très similaires et se manifestent généralement par la diarrhée, les crampes abdominales, les nausées et la fièvre chez l'enfant et l'adulte. En plus d'un tableau clinique similaire, ECEI et Shigella partagent des caractéristiques de laboratoire qui peuvent rendre difficile leur distinction dans la pratique courante de laboratoire clinique. Les deux agents pathogènes sont transmis par voie fécale-orale et les infections sont fréquemment associées à la consommation d'aliments et d'eau contaminés. Alors que Shigella est associée à des épidémies d'origine alimentaire à grande échelle, les épidémies causées par ECEI sont rarement enregistrées.

Une prévalence élevée des infections à ECEI a été documentée dans les zones rurales et les environnements avec un mauvais assainissement dans les pays à haut risque tandis que les infections à ECEI en Europe sont généralement sporadiques et liées aux voyages. Néanmoins, quelques foyers à ECEI ont été signalés en Europe, les plus récents étant survenus en Italie en 2012 et au Royaume-Uni en 2014. Ces éclosions ont touché, respectivement, 109 cas et 157 cas probables, ce qui met en évidence le fait que ECEI, comme Shigella, a la capacité de provoquer de grandes éclosions de maladies gastro-intestinales.

La souche épidémique identifiée dans ces récentes épidémies européennes, ECEI O96:H19, est un type de ECEI émergent qui présente des caractéristiques phénotypiques plus proches de celles de Escherichia coli (E. coli) non invasif que celles décrites pour Shigella. Il est suggéré que ces caractéristiques contribuent à améliorer les capacités de survie ainsi que la capacité de mieux s'adapter aux différentes niches écologiques.

Traditionnellement, la culture des échantillons fécaux a été le pilier du diagnostic en laboratoire des bactéries entériques, et ECEI a été différenciée de Shigella en évaluant une combinaison de plusieurs caractéristiques phénotypiques, y compris les caractéristiques biochimiques, de motilité et sérologiques.

Cette situation est en train de changer car les méthodes basées sur la PCR deviennent courantes dans de nombreux laboratoires de diagnostic. Contrairement à E. coli non invasif, ECEI et Shigella peuvent envahir et se multiplier dans les cellules épithéliales intestinales, un processus qui est partiellement médié par un gène plasmidique (ipa) codant pour l’invasion des entérocytes. Pour cette raison, la PCR ciblant le gène ipaH peut séparer ECEI des autres E. coli non invasifs, mais ne peut pas différencier ECEI et Shigella. Le gène lacY a été proposé comme marqueur moléculaire supplémentaire pour lequel la plupart des E. coli sont positifs et Shigella est négatif. Son utilisation comme cible de PCR pour séparer Shigella et ECEI est limitée aux isolats bactériens, car de nombreux échantillons fécaux sont lacY positif en raison de la présence de E. coli dans la flore normale.

En Suède, plusieurs laboratoires cliniques se sont tournés vers l'utilisation de tests PCR directs sur des échantillons de matières fécales comme principal outil de diagnostic. Cependant, la plupart de ces laboratoires cultivent des échantillons positifs pour la PCR, ce que l'on appelle une culture guidée par les résultats de la PCR. Bien que la culture d'échantillons fécaux positifs à la PCR soit effectuée en routine, il peut être difficile d'obtenir des isolats ECEI car la morphologie des souches ECEI sur des substrats couramment utilisés peut imiter la morphologie de la flore de fond entérique, les colonies jaunes sur gélose au xylose lysine désoxycholate (gélose XLD), plutôt que la morphologie de Shigella, colonies rouges sur gélose XLD. Par conséquent, la séparation de ECEI des autres bactéries dans la flore normale nécessite généralement des procédures de laboratoire supplémentaires telles que le dépistage d'un grand nombre de colonies, ce qui est considéré comme trop long pour la plupart des laboratoires cliniques.

Pour cette raison, il est probable qu'un patient dont les échantillons sont positifs pour la PCR ipaH mais négatifs pour la culture ne serait pas notifié comme cas si l'algorithme de diagnostic au laboratoire nécessite un isolat de Shigella détecté. De plus, la PCR est une méthode plus sensible que la culture et Shigella est connue pour sa capacité de survie limitée dans les échantillons fécaux, ce qui peut également conduire à des échantillons positifs pour la PCR ipaH mais négatifs pour la culture.

La shigellose est à déclaration obligatoire en Suède comme dans la plupart des pays européens. En 2017, l'incidence était de 2,1 pour 100 000 habitants en Suède, et la majorité des cas avaient été infectés à l'étranger. La déclaration obligatoire des maladies permet la mise en œuvre d'une série d'actions de santé publique, y compris des activités de gestion et de surveillance de la santé publique, et aide à définir les expositions aux risques. Contrairement à la shigellose, la déclaration n'est pas obligatoire pour les ECEI et la présence de ce pathogène en Suède est actuellement inconnue.

En Suède, la présence de ECEI est actuellement inconnue et aucune information sur la distribution de la souche spécifique de l'épidémie n'était disponible pour l'équipe d'investigation sur l'épidémie, c'est-à-dire on ne sait pas si ECEI O96:H19 circule en Suède ou si cette souche a été introduite via un produit alimentaire importé.

Cette sérotype spécifique de ECEI de ST99 a été signalée pour la première fois comme l'agent pathogène causant une maladie lors d'une épidémie en Italie en 2012, et a depuis été impliquée dans deux éclosions au Royaume-Uni et dans un cas sporadique lié à des voyages en Espagne. Le sérotype O96:H19 de ST99 est considéré comme une nouvelle souche de ECEI virulente émergente et diffère des autres souches de ECEI et de Shigella traditionnelles dans de nombreux tests phénotypiques car il est plus réactif, par ex. fermente le glucose, est positif pour la lysine décarboxylase et est mobile. Cela a également été démontré dans la présente enquête. Les souches émergentes de ECEI telles que ECEI O96:H19, qui ressemble phénotypiquement plus à E. coli qu'à Shigella, ce qui pourrait permettre d'améliorer les capacités de survie, pourraient potentiellement contribuer à une augmentation des épidémies d'origine alimentaire causées par ECEI à l'avenir. Cela nécessite une meilleure préparation en laboratoire et un consensus sur les recommandations de mesures de santé publique des échantillons fécaux de Shigella/ECEI positifs par PCR.

Référence

Lagerqvist Nina, Löf Emma, Enkirch Theresa, Nilsson Peter, Roth Adam, Jernberg Cecilia. Outbreak of gastroenteritis highlighting the diagnostic and epidemiological challenges of enteroinvasive Escherichia coli, County of Halland, Sweden, November 2017. EuroSurveill. 2020;25(9):pii=1900466 https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.9.1900466