Escherichia coli et syndrome hémolytique et urémique

M~d Mal Infect.

1991 ;

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Escherichia coli

et syndrome h&rnolytiqueet ur mique* P. MARIANI-KURKDJIAN" et N. LAMBERT-ZECHOVSKY*" RESUME

Le syndrome hi~molytique et ur~mique (SHU) est la principale cause d'insuffisance r~nale aigu~ du nourrisson entraTnant un risque de s~quelles r~nales graves. L'~tiologie de certains SHU de l'enfant a ~t~ corr~l~e ~ des Escherlchia coli producteurs de v~rotoxines (VTEC). La raise en ~vidence des VTEC s'effectue par la recherche des VT libres dans les selles ou par raugmentation des anticorps anti-VT. Le r61e des VTEC rorigine de SHU avec diarrh~e prodromique, a ~t~ estim~ au Canada /~ 75 % des cas. En Am~rique du Nord et en Argentine 50 a 66 % des cas de SHU ont ~t~ corr~l~s ~ la presence de VTEC. En Grande-Bretagne, cette fr~quence est de 39 % : ce pourcentage est peut-~tre sousestim~, car la presence de VTEC dans les selles est de tr~s courte dur~e. Les bact~ries le plus souvent en cause sont E. coli 0157:H7. Cependant d'autres s~rotypes ont ~galement ~t~ incrimin~s. La contamination humaine serait d'origine alimentaire ou manuport~e. Mots-cl~s : Syndrome h~molytique et ur~mique - E. coil - V~rotoxines. D~crit pour la premiere fois en 1955 par Gasser et collaborateurs (9), le syndrome h~molytique et ur~mique (SHU) est la premiere cause d'insuffisance r~nale aigu~ du nourrisson. Le SHU est caract~risb. par la survenue d'une triade typique: an~mie h~molytique microangiopathique, thrombop~nie, insuffisance r~nale aigu~ (8, 20). La prise en charge m&dicale actuelle a permls une diminution de la mortalit~ (4 ~ 8 %). Le risque de s~quelles graves (insuffisance r~nale chronique, hypertension art~rielle, et ~ plus ou moins long terme insuffisance r~nale terminale et transplantation r~nale) reste cependant ~lev~ : 20 ~ 47 % selon les sb.ries et les p~riodes (21, 38). Le SHU repr~sente un groupe d'affections h~t~rog~nes (7) dont les facteurs ~tiologiques sont nombreux (tableau I) (12). En pratique, on distingue deux grands types de SHU : - le SHU dit typique, le plus frequent, il touche renfant de moins de deux ans. II est caract~ris~ par des prodromes digestifs ~ type de diarrh~es souvent sanglantes. II s~vit sous forme d'~pid~mies estivales. Son pronostlc est souvent favorable: environ 80 % de gu~rison sans s~quelles.

* Communication pr~sent~e Iors de la 8 ~mejoum~e de Pathologie Infectieuse P~diatrique, Groupe de Pathologie Infectieuse de l'Enfant, tenue le 24 mai 1991 & Paris, sous le patronage de la Soci~t~ Fran~aise de P~diatrie et de la Soci~t~ de Pathologie Infectieuse de Langue Frangaise. °* Service de Microbiologie. H6pital Robert Debr~, 48 boulevard S~rurier, F-75019 Paris.

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- le SHU atypique touche le grand enfant et est caract~ris~ par rabsence de prodrome digestifs. Survenant ~ n'importe quelle saison, son pronostic est le plus souvent r~serv~. T A B L E A U I : Classification ~tiologique des S H U (d'apr~s Kaplan et al 1990).

SHU idiopathique SHU secondaires ~ : infections : bact~ries, virus predisposition g~n~tique prise de m~dicaments : cyclosporine A, contraceptifs oraux grossesse transplantation glom~rulopathie HTA maligne maladies de syst~me De nombreux microorganismes ont ~t~ impliqu~s dans r~tiologie infectieuse du SHU, en particulier : Shigella dysenteriae type 1 (19), S a l m o n e l l a typhi (1), Campylobacter jejuni (3), Y e r s i n i a pseudotuberculosis (30), Streptococcus pneumoniae (17) les Rickettsia (23) et certains virus tels que Coxsackies (11), Epstein Barr (33). Ce n'est qu'en 1983 que Karmali et collaborateurs (14) ont ~tabli une relation entre SHU typique et infection intestinale par des Escherichia coil producteurs de toxines dites "Shiga like toxines" (SLT) ou V~rotoxines (VT).

E S C H E R I C H I A COLI PRODUCTEURS DE VEROTOXINE (VTEC) Verotoxines (VT) ou Shiga like toxines (SLT) Les toxines produites par les VTEC sont des exotoxines prot~iques. Ces toxines ont un effet cytopathogtme sur certaines lign~es cellulalres en particulier les cellules Vero, HeLa et KB, d'of~ leur nom de Verotoxines (18). Elles peuvent ~tre neutralis~es par un anticorps dirig~ contre la toxine de Shigella dysenteriae type 1 d'ofl leur seconde appellation de "Shiga like" toxines (SLT) (27). Trois toxines ont ~t~ db.crites : VT1 ou SLTI dont la structure est identique t~ la toxine de Shiga, VT2 ou SLTII de structure identique mais immunologiquement distincte de SLTI (37) et VTe, b.labor~e par des E. coli d'origine porcine, variant de SLTII (39). La synth~se de ces toxines est cod~e par des bacteriophages temp~r~s (37), contrairement t~ la toxine de Shigella dysenteriae dont le gt,.ne est localis~ sur le chromosome. Ces VT sont form~es d'une sous-unit~ A (32 kD) et de cinq sous-unitb.s B (7,7 kD). Les deux toxines sont impliqu~es clans la pathog~nie du SHU. Les VTEC peuvent produire VT1 e t / o u VT2. Le m~canisme d'action des VT n'est pas encore totalement ~lucid~ (24, 31). La toxine se fixe par une sous-unit~ B /~ un r~cepteur sp~cifique glycolipidique, le globotriosylc~ramide. Ce r~cepteur n'a pas encore ~t~ mis en ~vidence sur les ent~rocytes humains. La toxine p~nt~tre par endocytose. Apr~s prot~olyse, la sous-unit~ A est transform~e en fragments actifs A1 qui en se fixant sur la sous-unit~ 60S inhibent la transcription de I'ARN entralnant ainsi l'arr~t de la synth~se des prot~ines.

sont largement r~pandus dans rintestin de diff,rents animaux, en particulier des bovins mais on les rencontre ~galement chez les ovins, les porcins, les volailles et les rongeurs (16, 34). Les souches isol~es chez l'animal correspondent aux s~rotypes retrouv~s chez rhomme. Ualimentation d'origine animale (viande real cuite, lair non pasteuris~) semble ~tre une des sources de rinfection humaine (16). La transmission interhumaine manuport~e peut ~galement ~.tre ~ rorigine de l'infection humaine (2, 16).

DIAGNOSTIC DES INFECTIONS A VTEC Le diagnostic repose sur la mise en ~vidence des VTEC clans les selles, la presence de VT libre dans les selles ou de l'augmentation du titre des anticorps anti-lipopolysaccharide (LPS) du s~rotype O157:H7 dans le s~rum des patients. El~ment essentiel du diagnostic, le recueil des selles dolt ~.tre effectu~ au maximum 4 t~ 6 jours aprils le d~but de la diarrh~e. En effet, les VTEC sont rapidement ~limin~s de l~intestin. Les selles recueillies moins de deux jours aprils le d~but de la diarrh~e permettent de retrouver les VTEC clans 100 % des cas, versus 92 % et 33 % respectivement si le recueil a lieu dans les 3-6 jours ou au-del~ de 7 jours (28). En pratique, l'id~al serait d'~tudier au moins trois selles, les VTEC ne repr~sentant souvent que 0,3 % de la flore f~cale totale (12). L'absence de sang clans les selles n'exclut pas une infection par des VTEC.

Isolement et identification des VTEC

Epid~miologie des VTEC

La plupart des ~tudes sur les VTEC sont centr~es sur l'isolement de E. coli O157:H7. En effet, ce s~rotype poss~de un caract~re ph~notypique particulier (non fermentation du sorbitol en 24 h) facilitant sa d~tection au sein d'une flore mixte sur un milieu appropri~ (g~Iose Mac Conkey-Sorbitol) (22). Les colonies suspectes sont s~rotyp~es par un antiserum antilipopolysaccharide de O157:H7 (35) puis identifi~es biochimiquement comme un E. coli. Cette technique permet de mettre en ~vidence uniquement le s~rotype O157:H7. La raise en ~vidence d'autres s~rotypes peut se falre par des techniques qui peuvent ~.tre raises en oeuvre directement sur les colonies : - " c o l o n y blott assay" (13) avec des anticorps monoclonaux antiSLTl et antiSLTll apr~s rupture de la paroi des bact~ries par la polymyxine B, - utilisation de sondes d'ADN sp~cifiques V T l e et VT2 (31), - amplification g~nique (PCR (29) permettant de mettre en ~vidence les g~nes des toxines VT1 et/ou VT2.

Les infections humaines surviennent le plus souvent entre Avril et Octobre (31). Les VTEC

Toutes ces techniques doivent ~.tre confirm~es par une ~tude de la cytotoxicit~ des souches isol~es sur

VTEC et SHU Le r01e des VTEC t~ rorigine du SHU avec diarrh~e prodomique a ~t~ estim~ au Canada t~ 75 % (15). D'autres enqu~.tes, en Am~rique du Nord, en Argentine, ont ~galement constat~ un lien entre la survenue d'un SHU et la presence de VTEC dans 50 t~ 66 % des cas (5). La fr~quence rapport~e r~cemment en Grande-Bretagne est de rordre de 33 % (25). Au cours de ces enqu~tes, le s~rotype le plus fr~quemment isol~ dans les selles des patients atteints de SHU est E. coli O157:H7 (26, 36, 40) mais 50 autres s~rotypes ont ~galement ~t~ incrimin~s dans r~tiologie de certains SHU (16).

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plusieurs semaines apr~s le d~but de la diarrhb.e (4). L'(~tude des a n t i c o r p s anti L P S des a u t r e s s~rotypes pourrait d o n n e r des informations quand au r61e des sb.rotypes n o n O 1 5 7 : H 7 dans les infections par les VTEC.

cellules H e L a (10). Les s o u c h e s positives seront identifi~es et s~rotyp6es.

D6tection des verotoxines libres dans les selles La technique de r(d~rence p o u r la r e c h e r c h e de verotoxines libres sur un filtrat de selles est la cytotoxicit~, sur cellules V e r o o u H e L a (16) sp~cifique si elle est neutralis~e p a r un antiserum sp6cifique antiVT. Des techniques immunologiques de type ELISA (6) sont en cours de d~veloppement. La d~tectio de VT libres d a n s les selles est indispensable en cas de culture n~.gative.

D6tection des anticorps antiLPS d u O 1 5 7 : H 7 La recherche des anticorps antiLPS du O 1 5 7 : H 7 est indispensable lorsque ron ne peut pas mettre en ~vidence E. coli O 1 5 7 : H 7 ou les VT libres dans les selles. Les titres d ' a n t i c o r p s s o n t s o u v e n t tr~s 61eves et permettent d'attester de rinfection m0.me

SUMMARY

:

CONCLUSION

Les V T E C c o n s t i t u e n t un n o u v e a u g r o u p e de bact~ries pathog~nes responsables d'un p o u r c e n t a g e i m p o r t a n t de S H U . Le t r a i t e m e n t reste avant tout s y m p t o m a t i q u e , rutilisation des antibiotiques ~tant c o n t r o v e r s ( ~ e (16). La p r e v e n t i o n des c o m p l i c a t i o n s r~nales a raide d ' i m m u n o g l o b u l i n e s h u m a i n e s c o n t e n a n t des anticorps a y a n t une activit~ anti-VT serait efficace (16). Les VTEC constituent un probl~me de sant~ publique en ce qui c o n c e r n e le r~servoir animal et l'6ducation sanitaire de la population. La raise au point de nouvelles techniques de d(~tection assurera dans l'avenir un diagnostic rapide et fiable.

E. COLI AND HEMOLYTIC UREMIC S Y N D R O M

The hemolytic uremic syndrom is the most frequent cause o f acute renal insufficiency in infants, with the risk of severe sequelae. S o m e E. coli producers of verotoxins (VTEC) have been associated with some hemolytic uremic syndrom in childhood. The diagnosis of these E. coli is done by the search of free verotoxlns (VT) in feces a by increase of anti VT antibodies. The responsiveness of VTEC in hemolytic uremic syndrom with a prodromic diarrhea has been assessed about 75 % o f cases in Canada. In North America and Argentina 50 to 66 % of hemolytic uremic s y n d r o m e have been asoclated with the presence of VTEC. In U.K. this rate is 3 9 % ; this ratio may be underestimated due to the short duration of the VTEC in the feces. The must frequent bacteria are E. coil 0 1 5 7 : 47. However other serotypes have been also evocated. The human contamination could be by food or hands. Key-words

: Hemolytic uremic syndrom - E. coli - Verotoxins.

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