Une vaccination orale de bovins réduit le portage de Escherichia coli O157:H7, selon une étude

Un article récent, sélectionné par les éditeurs de la revue Applied and Environmental Mircobiology est intitulé, «La vaccination orale répétée de bovins avec Escherichia coli O157:H7 avec une shigatoxine négative réduit le portage de E. coli O157:H7 après un challenge.»

Une vaccination orale de bovins réduit le portage de Escherichia coli O157:H7

Le pathogène d'origine alimentaire humaine Escherichia coli O157:H7 (O157) fait partie du microbiome gastro-intestinal normal transitoire des bovins en bonne santé. Les aliments contaminés d'origine bovine, ainsi que les aliments contaminés par les déchets bovins, sont des sources d'infection à O157. Shringi et coll. ont immunisés des bovins avec des doses orales répétées de E. coli commensaux vivants négatifs pour la shigatoxine LEE+ O157 (LEE pour locus of enterocyte effacement ou en Français, Locus d’effacement des entérocytes) ou non-O157. Lorsque les deux groupes ont été soumis à un challenge avec des O157 sauvages, les bovins vaccinés portaient un dénombrement inférieur de O157 pendant une durée plus courte. Une optimisation plus poussée d'un vaccin oral, facilement ajouté à l'alimentation du bétail, pourrait réduire le portage de O157, ce qui réduirait la contamination des aliments par O157 et diminuerait les maladies humaines.

Résumé

La vaccination sous-cutanée de bovins contre Escherichia coli entérohémorragique O157:H7 réduit l'ampleur et la durée de l'excrétion fécale, mais la contention répétée et souvent nécessaire du bétail peut augmenter les coûts et dissuader l'adoption par les producteurs. En revanche, des vaccins oraux vivants peuvent être administrés à plusieurs reprises dans les aliments, sans contrainte animale. Nous avons cherché à savoir si l'immunisation orale par des souches de E. coli O157:H7 stx-négatif LEE+ réduisait la colonisation de la jonction rectoanale (JRA) de souches de type sauvages de E. coli O157:H7 après challenge.

Deux groupes de bovins ont reçu des doses orales deux fois par semaine pendant 6 semaines avec 3 × 10⁹ UFC d'un pool de trois souches de E. coli O157:H7 stx-négatif LEE+ (groupe vaccin) ou de trois souches de E. coli non-O157:H7 stx-négatif LEE- (groupe témoin).

Trois semaines après la dose orale finale, les animaux des deux groupes ont été soumis à un challenge oral avec un cocktail de quatre souches de type sauvage de E. coli O157:H7 stx+ LEE+. Par la suite, les souches de type sauvage à la JRA ont été dénombrées chaque semaine pendant 4 semaines. Les anticorps sériques contre la protéine de sécrétion de type III, le récepteur de l'intimine transloquée (Tir) et la protéine EspA ont été déterminés par dosage immunoenzymatique (ELISA) à J0 (préimmunisation), à J61 (post-immunisation, pré-challenge) et à J89 (après le challenge).

Les bovins du groupe vacciné présentaient des nombres inférieurs de souches de type sauvage à la JRA que les bovins du groupe témoin aux J3 et 7 après le challenge (P ≤ 0,05). De plus, les bovins du groupe vacciné excrètent des souches de type sauvage pendant une durée plus courte que les bovins du groupe témoin. Tous les bovins ont subi une séroconversion à la protéine de sécrétion de type III, Tir et à l'EspA, soit après l'immunisation (groupe vaccin), soit après le challenge (groupe témoin).

Des titres d'anticorps accrus contre Tir et la protéine de sécrétion de type III après immunisation étaient associés à une diminution du nombre d'organismes de E. coli O157:H7 de type sauvage à la JRA.

Importance

La bactérie E. coli O157:H7 provoque chez l'homme des maladies d'origine alimentaire pouvant entraîner une diarrhée sanglante, une insuffisance rénale, des lésions vasculaires et la mort. Les bovins en bonne santé sont la principale source de ce pathogène humain. La réduction de E. coli O157:H7 chez les bovins réduira la maladie humaine. En utilisant une comparaison randomisée, un vaccin bovin pour réduire le portage du pathogène humain a été testé. Une souche détoxifiée de E. coli O157:H7, sans gène responsable de la maladie, a été administrée à des bovins sous forme de vaccin oral pour réduire le portage de E. coli O157:H7 pathogène. Après la vaccination, les bovins ont été exposés à E. coli O157:H7 causant la maladie. Les bovins vaccinés avaient diminué E. coli O157:H7 pendant les 7 premiers jours après le challenge et excrétaient des bactéries pendant une durée plus courte que les bovins témoins non vaccinés. Les résultats soutiennent l'optimisation de l'approche de la vaccination des bovins qui réduirait la maladie humaine.

NB : On lira E. coli producteurs de shigatoxines (STEC): définitions, virulence et propriétés des souches entérohémorragiques (EHEC), Bulletin épidémiologique, santé animale et alimentation n°50/Spécial Risques alimentaires microbiologiques.

Une excrétion prolongée du virus COVID-19 observée en Chine

« Une excrétion prolongée du virus COVID-19 observée en Chine », source article de Mary Van Beusekom paru le 19 mai 2020 dans CIDRAP News.

Les patients atteints de COVID-19 à l'extérieur de Wuhan, en Chine, ont excrété le virus pendant une médiane de 17 jours, selon une étude de cohorte rétrospective publiée le 18 mai 2020 dans International Journal of Infectious Diseases.

En outre, une étude dans le même journal a révélé que la transmission de l'épidémie de COVID-19 de troisième génération de cas a probablement commencé du 17 au 20 janvier à Wuhan, puis s'est propagée au reste de la province du Hubei du 23 au 24 janvier, tandis que la première et la deuxième génération de cas ont interagi pour aggraver l'épidémie.

Éxcrétion du virus pendant 6 semaines

Dans la première étude, des chercheurs ont étudié les facteurs cliniques, les résultats de laboratoire, les traitements et les résultats de 147 patients adultes attients de COVID-19 dans un seul hôpital à Changsha, Chine, la capitale de la province du Hunan, adjacente à la province du Hubei.

Fièvre à l'admission à l'hôpital (odds ratio [OR], 5,200; intervalle de confiance à 95% [IC], 1,190 à 22,726; P = 0,028), temps plus long entre le début des symptômes et l'admission (OR, 1,740; IC à 95%, 1,296 à 2.337; P <0,001) et un séjour hospitalier plus long (OR, 1,604; IC à 95%, 1,262 à 2,040; P <0,001) étaient associés à de plus longues périodes d’excrétion virale.

Le délai médian entre l'apparition des symptômes et l'admission était de 6 jours (intervalle interquartile, 3 à 10). Sur les 147 patients, 127 (86%) avaient une maladie modérée, tandis que 20 (14%) avaient une maladie grave. La durée de l'excrétion virale variait de 6 à 47 jours. Aucun patient n'a eu besoin d'une assistance respiratoire avancée ou n'est décédé.

L'âge, le sexe, l'indice de masse corporelle (IMC), les antécédents d'exposition et les maladies sous-jacentes n'étaient pas significativement différents entre 82 patients qui ont éliminé le virus pendant moins de 17 jours et les 65 qui ont éliminé le virus plus longtemps.

La charge virale chez les patients qui ont éliminé le virus pendant moins de 17 jours était indétectable pour 15 des 30 patients 12 jours après l'apparition des symptômes, alors qu'il a fallu 22 jours pour la charge virale chez 16 des 31 patients présentant une excrétion virale prolongée pour éliminer le virus.

L'âge médian des patients était de 42 ans et 54% étaient des femmes. L'IMC médian était de 23,2 kg/m². Soixante-treize patients avaient été exposés à d'autres patients COVID-19, tandis que 113 des 147 patients (77%) étaient associés à un groupe familial.

Trente des 147 patients (20%) avaient une ou plusieurs maladies sous-jacentes. Les symptômes les plus courants étaient la fièvre (115 sur 147 [78%]), la toux (122/147 [83%]) et la fatigue (62/147 [42%]). Tous les patients sauf six présentaient des résultats de radiographie thoracique anormaux, 85% (124 sur 147) avec atteinte pulmonaire bilatérale. Les patients présentant une excrétion prolongée avaient également une oxygénation artérielle significativement plus faible et des niveaux de fer plus élevés que les autres patients.

Les auteurs ont déclaré que les facteurs de risque identifiés pour l'excrétion virale prolongée devraient être pris en compte lors de la formulation des stratégies de quarantaine et ont appelé à une grande étude multicentrique pour explorer davantage ces facteurs.

Contrôle de la propagation de la seconde génération

Dans la deuxième étude, des chercheurs utilisant des données spatio-temporelles de cas COVID-19 en Chine continentale et des données d'appareils mobiles n'ont détecté aucune propagation de troisième génération du nouveau coronavirus en dehors du Hubei.

NB : le temps de génération est l’intervalle entre la date de l’infection d’une personne et la date de l’infection de son ‘infecteur’.

La première génération ou génération primaire de la transmission de maladies s'est reflétée dans les mouvements du marché des fruits de mer de Wuhan, et la transmission de deuxième génération, ou transmission secondaire, s'est reflétée dans les voyages de la ville de Wuhan vers ailleurs dans le Hubei. La transmission de troisième génération ou génération tertiaire a été généralement causée par des cas locaux plutôt qu'importés.

Ils ont noté que plusieurs millions de voyageurs en provenance de Wuhan ont quitté la ville pour les vacances annuelles du Nouvel An chinois dans la première moitié de janvier, et le premier cas de COVID-19 à l'extérieur du Hubei a été signalé le 19 janvier. L'épidémie s'est propagée rapidement au cours des 3 ou 4 jours suivants, malgré des procédures strictes de filtrage des transports mises en place dans de nombreuses villes.

La propagation de la première et de la deuxième génération s'est produite en même temps dans de nombreuses villes au début de l'épidémie, ce qui a accru la propagation.

Les auteurs ont déclaré que leurs résultats fournissent une image plus claire de l'effet du mouvement humain sur la transmission des épidémies et identifient les mesures de confinement actuelles et futures importantes.

« Les associations entre la propagation de l'épidémie diminuaient avec la distance et avaient des modèles temporels différents des sources épidémiques, impliquant une évolution potentielle de génération en génération de l'épidémie à l'échelle spatiale régionale », ont-ils dit.

Ils ont proposé des mesures de contrôle à différents niveaux qui pourraient varier selon le lieu et l'heure dans différentes zones, les villes avec une transmission de troisième génération appliquant les contrôles les plus stricts à la fois sur ceux en quarantaine et les cas exportés, et les villes avec transmission simultanée de première et deuxième génération se concentrant sur ceux en quarantaine et les cas importés. D'autres villes pourraient se concentrer sur le contrôle des cas importés.

« Une plus grande attention devrait être accordée au contrôle de la tendance à la propagation de deuxième génération et à l'élimination de la propagation potentielle de troisième génération », ont-ils écrit.

Rôle de la toxine dans la gravité de l'infection à E. coli

« Rôle de la toxine dans la gravité de l'infection à E. coli », source Food safety News.

Des scientifiques ont examiné pourquoi l’homme infecté par E. coli risquaient davantage de souffrir de symptômes graves après avoir étudié les toxines produites par la bactérie.

L’équipe a découvert qu’une toxine produite naturellement par E. coli aide les bactéries à coloniser le tractus intestinal des bovins et augmente la transmission de la bactérie à d’autres animaux du troupeau.

Des scientifiques du Moredun Research Institute, du Roslin Institute (Université d’Édimbourg), de Biomathematics et de Statistics Scotland ont montré que des niveaux élevés et rapides d’expression de toxines signifiaient également que les personnes infectées auraient probablement des symptômes plus graves.

L'étude a été financée par la Food Standards Agency et la Food Standards Scotland et publiée dans la revue PLOS Pathogens.

Le rôle clé du type de shigatoxines

E. coli entérohémorragique (EHEC) O157 est un sous-ensemble de E. coli présents dans le tractus gastro-intestinal des bovins mais ne cause pas de maladie chez ces animaux. Cependant, EHEC O157 dans les matières fécales des bovins infectés peut être transmis à l'homme par l'exposition à de l'eau, de la viande ou des légumes contaminés.

EHEC produit des shigatoxines de divers sous-types. Ces toxines peuvent provoquer diverses maladies, de la diarrhée avec ou sans sang à une maladie rénale plus grave et potentiellement fatale. Le sous-type de toxine (stx) le plus dangereux est le sous-type 2a (Stx2a).

Au Royaume-Uni, les souches de phage type (PT) 21/28 O157 sont la principale cause d'infections à EHEC menaçant le pronostic vital et ce type de phage code couramment les types de toxines Stx2a et Stx2c.

« Notre étude montre pour la première fois que la toxine Stx2a joue un rôle clé en permettant à E. coli O157 de coloniser l'intestin des bovins, en augmentant la capacité des bactéries Stx2a positives à se transmettre entre animaux et à se répandre dans l'environnement », a dit le Dr Tom McNeilly, de l'Institut de recherche Moredun.

« Cela est important, car on pense que la plupart des infections humaines proviennent de bovins et que les infections à E. coli O157 contenant Stx2a sont associées à des formes plus graves de maladie humaine. »

Lors d'une série d'essais contrôlés sur des bovins, les chercheurs ont montré que les veaux recevaient par voie orale une souche PT21/28 excrétée à des niveaux significativement plus élevés que ceux recevant une souche PT32.

L'hypothèse selon laquelle Stx2a est importante pour la super-excrétion et la transmission de veau à veau a été testée en comparant les dynamiques d'excrétion et de transmission des souches de E. coli O157 avec et sans Stx2a.

Une survie plus longue et des niveaux plus élevés

L'étude a examiné le rôle de Stx2a dans la colonisation de l'intestin des bovins et a montré qu'il est essentiel pour la transmission croissante des EHEC O157 entre les bovins en raison de deux facteurs.

Premièrement, Stx2a est produite plus rapidement par la bactérie que les autres shigatoxines et, deuxièmement, Stx2a favorise la persistance de la bactérie sur les cellules qui tapissent le tube digestif du bétail en réduisant leur taux de renouvellement.

Cela permet aux cellules infectées de survivre plus longtemps et augmente la probabilité que le bétail élimine les bactéries dans leurs selles plus longtemps et à des niveaux plus élevés. Cela augmente donc le risque que des bactéries puissent être transmises à d'autres bovins du troupeau, ainsi qu'à l'homme.

Le professeur David Gally de l'Institut Roslin a dit que l'étude explique que le sous-type Stx2a est courant chez les souches de E. coli O157 car il peut être produit plus rapidement que d'autres sous-types de Stx.

« Deuxièmement, nos travaux démontrent à quel point la toxine peut offrir un avantage chez l’hôte animal, essentiellement en arrêtant le renouvellement habituel des cellules intestinales qui éliminerait les E. coli adhérents; ainsi, les bactéries se colonisent plus facilement, persistent dans l'intestin et peuvent être excrétées à des niveaux élevés pour infecter d'autres animaux et éventuellement l’homme. »

L’Institut de recherche Moredun, Roslin Technologies, le Collège rural d’Ecosse et l’Institut Roslin de l’Université d’Édimbourg ont financé également le développement commercial d’un vaccin contre le bétail pour E. coli O157:H7.

Le vaccin expérimental a été mis au point pour limiter l’excrétion de E. coli O157: H7 par les bovins et la transmission entre bovins.

Roslin Technologies réalisera un essai de validation en deux étapes de mai à septembre 2020 dans le Nebraska. Des essais sur le terrain examineront les bovins super-excréteurs, c'est-à-dire le passage de grands volumes de bactéries dans les matières fécales, afin de déterminer si le vaccin prévient l'excrétion de la bactérie et s'il est viable pour un usage commercial.