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Escherichiacoli/Shigelle

Itemsdel’ECNconcernés

• N°142.Surveillancedesmaladiesinfectieusestransmissibles• N°148.Méningites,méningoencéphaliteschezl'adulteetl'enfant• N°154.Septicémie/Bactériémie/Fongémiedel'adulteetdel'enfant• N°157.Infectionsurinairesdel'enfantetdel'adulte• N°171.Voyageenpaystropicaldel'adulteetdel'enfant:conseilsavantledépart,

pathologiesduretour:fièvre,diarrhée,manifestationscutanées• N°172.Diarrhéesinfectieusesdel'adulteetdel'enfant• N°173.Prescriptionetsurveillancedesanti-infectieuxchezl'adulteetl'enfant(voir

item326)-Prescrireetsurveilleruntraitementanti-infectieux.• N°175.Risquessanitairesliésàl'eauetàl'alimentation.Toxi-infections

alimentaires• N°27.Connaîtrelesparticularitésdel'infectionurinaireaucoursdelagrossesse• N°352.Péritoniteaiguëdel'enfantetdel'adulte

Rédacteur/Relecteur PhilippeBidet/StéphaneBonacorsi

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1. Classification

• Famille:Enterobacteriaceae(entérobactéries)• Genres:Escherichia,Shigella• Espèces:Escherichiacoli,Shigelladysenteriae,Shigellasonnei,Shigellaboydii,

ShigellaflexneriEscherichia coli est un bacille à Gram négatif aérobie-anaérobie facultatif

appartenant à la famille des entérobactéries (Enterobacteriaceae) qui colonisent le tubedigestifdel’hommeetdesanimaux(Figure1).

Lesshigelles(genre«Shigella»),responsablesdediarrhéesinvasiveschezl’homme,sont, sur le plan génétique, desmembres de l’espèceE. coli. Cependant, du fait de leurscaractèresbiochimiquesparticuliersetdeleurpouvoirpathogènechezl’homme(pathogèneintestinalobligatoire),lacommunautémédicaleaconservécettedénomination.

2. Modesdetransmissionetépidémiologie LanicheécologiquedeE.coliestletubedigestifetplusparticulièrementlecôlonoùilconstitue,chezlaplupartdesmammifères,l’espèceprédominantedumicrobioteaérobie,à des taux de 106-109 bactéries/grammede selles chez l’homme. Son acquisition se fait àpartir du microbiote maternel chez le nouveau-né, puis par voie orale, à partir del’alimentationprincipalement.

L’espèceE. coli présente une grande diversité sur le plan génétique comme sur leplandupouvoirpathogène.Alorsque laplupartdesE.coli sontdescommensauxdutubedigestif qui nous protègent de l’implantation de bactéries pathogènes (flore de barrière),certaines souches dites «pathogènes» sont capables de provoquer chez l’hôte desinfectionsquel’onclasseendeuxcatégories:infectionsintestinales(diarrhées)etinfectionsextra-intestinales(infectionsurinaires,bactériémies,méningitesnéonatales).Cettediversitédes interactionsavec l’hôteest liéeàdesdifférencesgénétiques. Les souchespathogènespossèdent des gènes codant des «facteurs de virulence»: adhésines ou toxinesinteragissantaveclescellulesdel’hôte,systèmesdecapturedufer(élémentindispensableà la survie de la bactérie dans le sang ou les urines), antigènes de surface protégeant labactérie du système immunitaire; principalement l’antigène somatique O(lipopolysaccharide«LPS»delamembraneexterne)etl’antigènecapsulaireK(Figure2).

On différentie plus de 180 antigènes O et 80 antigènes K, parfois associés à unantigène flagellaire H chez les souches mobiles. La combinaison de deux ou trois de cesantigènesdonnelesérotypequiestunedesfaçonsdecaractériserlessouchespathogèneset permet de suivre l’épidémiologie de ces souches. Ainsi, le sérotype O18:K1:H7 estfréquemment associé aux souches responsables de méningite néonatale, le sérotypeO157:H7auxsouchesproductricesdeShiga-toxines.Laclassificationdesshigelles,quisontdépourvues d’antigène H (souches immobiles), est basée sur l’antigène O qui permet dedifférentier 4 sérogroupes ou«espèces»: Shigella dysenteriae, Shigella sonnei, ShigellaboydiietShigellaflexneri.

3. Physiopathologieetclinique

E. coli est la principale bactérie à Gram négatif responsable d’infectionscommunautairesetnosocomialesà tous lesâgesde la vie. Les infectionsàE. coli sontdedeuxtypes:Infectionsextra-intestinalesetinfectionsintestinalesàtypedediarrhées.Infectionsextra-intestinalesàE.coli

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Les souches responsablesd’infectionsextra-intestinales sont isoléesprincipalementd’infectionsurinaires.E. coli est de loin le premier germe responsabled’infectionurinaireretrouvédansenviron80%descasd’infectionscommunautaireset35%descasd’infectionsnosocomiales. En l’absenced’anomaliesdes voiesurinaires (malformations, lithiase, refluxvesico-urétéral), les souches dites «uropathogènes» parviennent à coloniser l’arbreurinaire,endépitdufluxdesurines,grâceàdesadhésines(pilioufimbriae)particulières.

E.coliestégalement responsabled’infectionnéonatale,deprostatite,desalpingiteet de suppurations diverses, notamment à partir du tube digestif (infections des voiesbiliaires,péritonites, infectionspost-opératoires).A l’hôpital,on le retrouve impliquédanslesinfectionsliéesauxsoins(pneumopathiessursonded’intubation,infectionsurcathéter,etc…).Toutescesinfectionspeuventsecompliquerdebactériémies.

Chez le nouveau-né, la complication la plus redoutable est la méningite

(exceptionnellechezlegrandenfantetl’adulte),associéedans80%descasàlaprésencedel’antigène capsulaire K1 similaire à celui de Neisseria meningitidis (méningocoque) dugroupeB.E. coliest la deuxièmebactérie responsabledeméningite néonatale (~30%descas), après Streptococcus agalactiae (streptocoque β-hémolytique du groupe B) dans lespaysdéveloppés,maislapremièredanslespaysendéveloppementetchezlesnouveau-nésprématurés. La méningite survient après une bactériémie qui fait suite soit à unetranslocationàpartirdutubedigestif,soitàuneinfectionurinaire.Infectionsintestinalesàtypedediarrhées

Sur labasedesmodesd’interactionavec lesentérocytesetdes signescliniquesdel’infection,lessouchesdeE.coliresponsablesdediarrhéessontclasséesenpathovarsdontles cinq principaux sont: E. coli entérotoxinogénes (ECET/ anglais ETEC), E. colientéropathogènes (ECEP/ angl. EPEC), E. coli entéroagrégatifs (ECEA/ angl. EAEC), E. colientérohémorragiques/producteurs de Shiga-toxines (ECEH/ angl. EHEC ou STEC) et E. colientéroinvasifs (ECEI/ angl. EIEC) proches des shigelles (Figure 3). Après l’étape initialed’adhésion et de colonisation, les souches responsables de diarrhées développentdifférentes stratégies; les ECETproduisentdes toxines. LesECEI envahissent lamuqueusecoliqueetinduisentuneréponseinflammatoiredestructrice.LesECEPremanientlocalementle cytosquelette en adhérant intimement à la membrane cellulaire et détruisent lesmicrovillosités environnantes, sans invasion de la muqueuse. Les ECEA adhèrent auxentérocytes différemment des ECEP. Enfin les plus redoutables, les ECEH, sont des ECEPayantacquisenplusdesgènesdetoxinesdénomméesShiga-toxines.

ECET/ETECLes E. coli entérotoxinogénes sont responsables d’environ un tiers des cas de

diarrhéeduvoyageurenzone intertropicale («tourista»). Ilssontaussi laprincipalecausedediarrhéeinfantiledanslespaysenvoiededéveloppementaveclesECEPetlesRotavirus.Ilsproduisentdeuxtypesdetoxines(«ST»thermostableet«LT»thermolabile,prochedelatoxinedeVibriocholerae)quiperturbentlaréabsorptiondel’eauetdesélectrolytesparlesentérocytes.Lessymptômessontceuxd’unediarrhéeaqueusesansglairesnisang,peuoupasfébrile,pouvants’accompagnerdevomissements,spontanémentrésolutiveen2à5jours. Habituellement bégnine, elle peut cependant entrainer une déshydratation sévèrechezlejeunenourrisson.Latransmissionsefaitprincipalementparl’eaucontaminée.

ECEP/EPECLes E. coli entéropathogènes sont plus particulièrement responsables de diarrhée

chez le nourrisson, dans les pays en voie de développement mais aussi dans les paysdéveloppés,parfoissurunmodeépidémique(collectivités,crèches).LesECEPproduisentunfacteurd’adhésion(l’intimine)qui induitunremaniementducytosquelettede l’entérocyte

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avec disparition des microvillosités et formation d’un «piédestal » sur lequel se fixe labactérie. La symptomatologie est proche de celle des ECET (diarrhée liquide, peu ou pasfébrile, spontanément résolutive). La transmission est interhumaine ou liée à l’eaucontaminéeetauxalimentssouillés.

ECEA/EAECLesE.colientéroagrégatifssontresponsablesdumêmetypedediarrhéequelesECEP

maisavecuneévolutionparfoispluschroniqueetsontégalementresponsablesdediarrhéedu voyageur. Il existe une grande hétérogénéité de réponse individuelle à l’infection parECEAetdesporteurssains.LesECEAadhèrentàlasurfacedesentérocytesenformantdesagrégatsbactérienssemblablesàun«empilementdebriques».

ECEH/EHEC/STECLes E. coli entérohémorragiques, aussi dénommées E. coli producteurs de Shiga-

toxines(STEC),sontresponsablesdediarrhéeshabituellementsanglantesparfoisassociéesàune atteinte rénale et hématologique dénommée syndrome hémolytique et urémique(SHU). Alors que la diarrhée est bénigne, l’atteinte rénale et/ou hématologique estpotentiellement sévère avec un risque d’insuffisance rénale chronique ou de décès. LaplupartdesSTECadhèrentauxentérocytesdelamêmemanièrequelesECEP(intimine)etrestentdansletubedigestif.Lestoxinesqu’ilsproduisent,dénomméesShiga-toxines,dontles gènes sont portés par des bactériophages (virus des bactéries), passent dans lacirculation sanguine et agissent au niveau des capillaires rénaux. La transmission se faitprincipalement par l’ingestion d’aliments contaminés par les fèces des bovins: viandesouillée lorsde l’abattageetmal cuite (notamment steakhaché),produits laitiers, eauouvégétaux contaminés. Certains antibiotiques, notamment les quinolones qui induisent laréplicationdesbactériophagesporteursdesgènesdeShiga-toxines,peuventavoiruneffetdélétère en augmentant la production de toxines par la bactérie et favoriser la survenued’unSHUoul’aggraver.InfectionsintestinalesàshigellesLes shigelles sont considérées comme des pathogènes stricts (les porteurs sains sontexceptionnels).EllesenvahissentlamuqueuseintestinalecommelesE.colientéroinvasifsetprovoquent une inflammation locale, avec afflux de polynucléaires et saignements,responsable d’une diarrhée glairo-sanglante (présence de pus et de sang dans les selles)(Figure3).Cettediarrhées’accompagnededouleursabdominalesetde fièvre, réalisant lesyndrome dysentérique. Ce syndrome dans sa forme la plus sévère porte le nom dedysenteriebacillaire. IlestcauséparShigelladysenteriaeet sedifférentiede ladysenterieamibienne (due à Entamoeba histolytica) par la présence d’une fièvre élevée (>39°C).Shigella dysenteriae peut également produire une Shiga-toxine responsable de SHU. Lesautresshigelles(Shigellasonnei,S.boydiietS.flexneri)sontresponsablesdeformesmoinssévères. Contrairement aux salmonelles, les shigelles ne passent qu’exceptionnellementdans la circulation sanguine. La transmission des shigelles est interhumaine (pathogènestrictementhumain)liéeaudéfautd’hygiènedesmains.

4. Diagnosticbactériologique Lediagnosticmicrobiologiqued’une infectionextra-intestinale àE.coli (infectionurinaire,péritonite, bactériémie, méningite…) ne pose habituellement pas de problème car labactérie est peu exigeante en culture et se multiplie rapidement (résultats de culture

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disponiblesen24h).Lesproblèmesdiagnostiquessontliésàlaprised’antibiotiquesavantleprélèvement (infectiondécapitée)oubienà lacontaminationduprélèvementurinaireparlesE.colicommensauxprésentsdans la floreurétrale,vaginaleoudigestive.Laqualitéduprélèvement conditionne l’interprétation de l’examen cytobactériologique des urines(ECBU).On veillera, chez l’adulte, à bien appliquer les règles dedésinfectionpréalableduméaturétraletànerecueillirquele«milieudejet».Chezlejeuneenfant,onprivilégieralerecueilparsondageplutôtque l’utilisationdespochesadhésives.Aumoindredoutesur laqualitéduprélèvement ilestconseilléderefaireunprélèvementdecontrôle. (Cfstratégiediagnostiqued’uneinfectionurinaire)Lediagnosticdesinfectionsintestinalesestpluscompliquécarilfautdistinguer,auseindumicrobiotedigestif,lessouchespathogènesdessouchescommensales.Ladétectiondes shigellesenculture reposesur l’utilisationdemilieuxgélosésmettantenévidence des caractères métaboliques qui les différentient des autres E. coli (absenced’acidification du lactose) (Figure 4). Lorsqu’une shigelle est isolée d’une selle,l’identificationdusérogroupe/espècereposesurl’agglutinationdesonantigèneOavecdesantisérumsspécifiques.D’autresmilieuxdecultures,baséssurl’acidificationdusorbitol,peuventêtreutiliséspourlarecherchedecertainsE.colientérohémoragiques (ECEH/EHEC)mais ilsnepermettentpasderepérertouteslessouches.Aussi larecherchedesECEH/EHECdoitêtreréaliséepardestechniquesdePCRrecherchantlesgènesdeShiga-toxinesdanslesselles.En pratique, la coproculture standard comprend la recherche systématique des shigellesmaispascelledesautresE.colipathogènesintestinaux.EncasdediarrhéesanglantechezunenfantoudesuspiciondeSHUilconviendradefaireunedemandespécifiquederecherchedeE.coliproducteurdeShiga-toxines.LarecherchedesautresE.colipathogènesintestinaux(ECET,ECEP,ECEA,ECEI)estdifficile(PCRdesgènesdevirulence)etn’ahabituellementpasd’intérêtmédicaldufaitducaractèrebéninetspontanémentrésolutifdesdiarrhéesqu’ilsprovoquent.DessystèmesonéreuxdePCRmultiplexe recherchantplusieurspathogènes intestinaux (parasites,virusetbactéries)sontmaintenantdisponiblesdans certains laboratoireset intègrent la recherchede cesE.coli. Dans ces PCR, le gène de virulence des ECEI est lemême que celui des shigelles; lerésultatrenduseradonc«ECEI/Shigella»etseulelaculturepermettradediresilepatientestporteurd’uneshigelledanssesselles.

5. SensibilitéauxantibiotiquesettraitementE. coli, comme les autres entérobactéries, est naturellement résistant aux pénicillines desgroupes G et M ainsi qu’aux glycopeptides. Il est peu ou pas sensible aux macrolides etapparentés (lincosamides, streptogramines) mais l’azithromycine peut être utilisée pourtraiteruneinfectionlimitéeautubedigestif(shigelleouE.colipathogèneintestinal)dufaitdesfortesconcentrationslocalesaprèsadministrationorale.E. coli est, à l’état sauvage, sensible aux autres bêta-lactamines (penicillines du groupeA,carboxy-penicillines, ureido-penicillines, céphalosporines, monobactam, carbapénèmes).Cependant, larésistanceacquiseauxpénicillines, liéeprincipalementàlaproductiond’unepénicillinase plasmidique (TEM), est fréquente, retrouvée chez près de la moitié dessouches. Ces souches restent sensibles aux céphalosporines et à l’associationpénicilline +inhibiteur de pénicillinase (sauf en cas d’hyperproduction de cette pénicillinase ou demutation de son gène). La résistance aux céphalosporines de 3ème génération estprincipalement liée à la production de bêta-lactamases à spectre étendue (BLSE). Cessouches sont classées parmi les «bactéries multi résistantes» (BMR) et font l’objet de

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mesures d’isolement et d’hygiène renforcée à l’hôpital afin de limiter leur diffusion. Ellesrestentpeu fréquentesdans les infections communautaires en France (~5%)mais sontenaugmentationdanslesinfectionsnosocomiales.Lesbêta-lactaminesencoreutilisablessontnotamment la cefoxitine, les carbapénèmes et le mécillinam (cystites). Récemment sontapparues des souches productrices de carbapénèmases, résistantes le plus souvent àl’ensembledesantibiotiquesdelafamilledesbêta-lactaminesetquicumulentsouventdesrésistances aux autres classes d’antibiotiques, pouvant conduire à des impassesthérapeutiques (on parle alors de bactéries hautement résistantes épidémiogènes BHRe)conduisantàdesmesuresdrastiquesd’hygièneetd’isolementlorsqu’ellessurviennentdansunservicehospitalier.Cessouchessontenforteaugmentationdanslespaysquimaitrisentmall’usagedesantibiotiquesàlargespectre.E.coliestnaturellementsensibleauxaminosides,auxquinolonesetaucotrimoxazolemaisles résistances acquises sont possibles et la sensibilité doit toujours être vérifiée sur unantibiogramme.Le traitement actuellement recommandé pour les cystites non compliquées de la femmejeuneàE.coliestlafosfomycineparvoieoraleenpriseunique(«traitementminute»).Larésistance acquise à la fosfomycine reste rare,malgré un usage fréquent. Ceci permet deréduire l’usage des quinolones et des céphalosporines qui sélectionnent des souchesrésistantesàcesantibiotiquesutilesdansletraitementdesinfectionssévères.Le traitement des pyélonéphrites et des bactériémies fait appel aux céphalosporines de3ème génération, aux aminosides ou aux fluoroquinolones. Le traitement de laméningitenéonatalereposesurl’associationd’unecéphalosporinede3èmegénérationIVàfortedoses(dosesméningées)etd’unaminoside.L’usagedescarbapénèmesestrestreintauxinfectionssévèresàBMRàl’hôpital.Le traitement des diarrhées à shigelles s’administre par voie orale et peut utiliser, enfonctiondurésultatde l’antibiogramme, l’amoxicilline, lecotrimoxazole,unequinoloneoul’azithromycine.PourlesdiarrhéesduesauxautresE.colipathogènesintestinaux,l’abstentionthérapeutiqueest la règle, surtout en cas d’infection à ECEH/EHEC/STEC (effet délétère de certainsantibiotiques,notammentdesquinolones).Siuntraitementantibiotiques’avèrecependantnécessaire,l’usagedel’azithromycineestàprivilégier.

6. Prophylaxie-vaccinationsL’antibioprophylaxie chez les patients atteints d’anomalies urologiques associées auxinfections urinaires récidivantes est remise en question par de nombreuses études etfavoriseleportagedebactériesrésistantesàl’antibiotiqueutilisé.Iln’existepasactuellementdevaccincontreE.coliouShigella.Comme toute toxi-infection alimentaire collective (TIAC), une diarrhée à E.coli/shigellessurvenue chez plusieurs individus ayant partagé en commun un repas doit êtreobligatoirementdéclaréeàl’ARS.

7. Pointsclefsàretenir

• BacilleàGramnégatif.• Premièrebactériedumicrobiotedigestifaérobie.• Premièrebactérieresponsabled’infectionurinaire.• Premièrebactérieresponsabled’infectionnosocomiale.• Deuxièmebactérieresponsabledeméningitenéonatale.• Premièrebactérieresponsabledediarrhéeduvoyageur(maisdiagnosticdifficile).

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• Diarrhéeinvasiveàshigelle(syndromedysentériquefébrile):diagnosticettraitementpréconisés.

• SyndromehémolytiqueeturémiqueliéauxsouchesdeE.colientérohémorragiquesproductricesdeShiga-toxines(contaminationalimentaire).

• Sensibilitéauxantibiotiques:pénicillinaseacquise(gèneplasmidique)chez~50%dessouches,progressiondessouchesmultirésistantes(productricesdeBLSE)etapparitiondesoucheshautementrésistantesépidémiogènesparproductiondecarbapénémase.

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Figure1:EscherichiacoliàlacolorationdeGram:BacilleàGramnégatif

Figure2:StructuredeE.colietdesautresEnterobacteriaceae

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Figure3:Moded’interactiondesE.colipathogènesintestinauxetdesshigellesavecletubedigestifLesECETaltèrentlaréabsorptiondel’eauetdesélectrolytesparl’entérocyteenproduisantles toxines LT ou ST; les ECEH remanient la surface de l’entérocyte formant un piédestal(commelesECEP),puisilsproduisentlesShiga-toxinesàactionsystémique;LesECEIetlesshigelles détruisent lamuqueuse digestive provoquant un afflux de polynucléaires et desmicro-saignements.

Figure4:AspectsdescoloniesdeE.colietShigellasurmilieuxdeculture

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VoirfichesynoptiqueE.coli