Escherichia coli, souvent abrégé en E. coli, est une bactérie intestinale des organismes à sang chaud., Gram négatif, du genre Escherichia, en forme de bâtonnet appelée parfois colibacille. E. coli est une bactérie aéro-anaérobie. E. coli constitue, avec d'autres bactéries, 0,1% du microbiote intestinal Eckburg PB, Bik EM, Bernstein CN, Purdom E, Dethlefsen L, Sargent M, et al. (June 2005). "Diversity of the human intestinal microbial flora". Science. 308.
Les bactéries Escherichia coli ont été observées pour la première fois dans des fèces de nourrissons en 1885 par l’allemand Theodore Escherich et ont été nommées en hommage à ce dernier en 1919 par Castellani et ChambertMARION GARDETTE, 2019. Virulence des Escherichia coli entérohémorragiques : rôle central du monoxyde d'azote dans le devenir de l'infection et identification de nouveaux déterminants impliqués dans l'adaptation du pathogène à l'environnement digestif. Thèse de L’université Clermont-Auvergne Clermont-Ferrand, France, 215p.. C'est un coliforme thermotolérant (fécal) généralement commensal.
La plupart des souches sont inoffensives, voire bénéfiques pour l'être humain, produisant de la vitamine K Bentley, R, Meganathan, R., Biosynthesis of Vitamin K (menaquinone) in Bacteria, Bacteriological Reviews, 1982, 46(3):241-280. Review. ou empêchant la colonisation de l'intestin par des bactéries pathogènes, établissant alors une relation de type mutualiste.
Cependant, certains sérotypes d’E. coli peuvent être pathogènes, entraînant alors des gastro-entérites, infections urinaires, méningites ou sepsis.
Les analyses génétiques ont montré que le genre Shigella devrait être inclus dans l'espèce Escherichia coli. Les pathotypes des Shigella sont très proches des pathotypes d'Escherichia.
Description vignette|Grossissement × . vignette|En coloration de Gram.
Escherichia coli est un bacille Gram négatif radiorésistant de la famille des Enterobacteriaceae. Sa taille varie en fonction des conditions de croissance (de ), pesant de .. les bactéries en croissance rapide étant plus allongées et donc plus grandes que les bactéries quiescentes. La largeur dE. coli est de en moyenne.
L'étymologie du nom d'espèce Escherichia coli est la suivante : co’li. L. neut. n. colon, le colon; L. gen. neut. n. coli, isolée du colon.
C’est un hôte commun du microbiote intestinal (anciennement appelé microflore commensale intestinale) de l’humain et des animaux homéothermes. Son établissement dans le tractus digestif s’effectue durant les premières heures ou journées qui suivent l’accouchement.. Escherichia coli constitue alors tout au long de la vie de l’hôte l’espèce bactérienne dominante de la flore aérobie facultative intestinale. E. coli est sans doute l’organisme vivant le plus étudié à ce jour : en effet, l'ancienneté de sa découverte et sa culture aisée (division cellulaire toutes les vingt minutes à dans un milieu riche) en font un outil d'étude de choix. La profusion de publications scientifiques qui la mentionnent en témoigne, et elle joue le rôle de « cheval de labour » dans tous les laboratoires de biologie moléculaire.
Historique Theodor Escherich, en observant la fréquence des diarrhées néonatales, avait déjà posé la question de l’implication du colibacille dans les entérites. Après la Seconde Guerre mondiale, les connaissances ont convergé pour établir le concept de virulence de certaines souches de E. coli. Dans les années 1950, de nombreuses souches d’E. coli ont été incriminées en tant qu’agent étiologique de diarrhées infantiles L. Le Minor, P. Nicolle, R. Buttiaux, Y. Chabbert et S. Le Minor, « Studies on Escherichia coli Isolated in Infantile Gastroenteritis », dans Ann. Inst. Pasteur, , 1954, et , 1954, , 1954 ; L. Le Minor, R. Buttiaux, B. Gaudier, S. Le Minor et P. Nicolle, « Epidemiologic Research on Gastroenteritis Due to Escherichia coli in a Hospital in Northern France », dans Arch. Mal. Appar. Dig. Mal. Nutr., , 1956, .. Les infections du tractus urinaire sont très souvent dues à E. coli. On sait maintenant que certaines souches « spécialisées » d’E. coli sont associées à des pathologies très diverses (y compris extra-intestinales), tant chez l’humain que chez l’animal ; diarrhées, gastro-entérites, infections urinaires, méningites, septicémies, syndrome hémolytique et urémique (SHU ou maladie des hamburgers)
Depuis les années 1950, les bactériologistes ont essayé, grâce aux différences antigéniques de E. coli, de subdiviser l’espèce en sérotypes en immunisant des lapins avec des antigènes somatiques et flagellaires. Le sérogroupage était la méthode la plus utilisée avant l'identification par biologie moléculaire des gènes des sérovars et des toxines.
Le sérotype est la combinaison des deux antigènes, somatique O et flagellaire H, (exemples : O157:H7 et O111:H8), alors que le sérogroupe n'est déterminé que par l’antigène O (exemple : O157, O111). Le terme sérovar peut remplacer les deux précédents. Cependant le sérotype n’est pas suffisant pour caractériser les E. coli pathogènes. Chaque sérotype n’est pas nécessairement corrélé à la pathogénicité.
Cycle de vie cadre|centré|Cycle de vie d'E. coliE. Stewart et al. PLoS Biology February 2005.
Antigènes et sérogroupage L’antigène somatique O, définissant le sérogroupe, est contenu dans les lipopolysaccharides (LPS) présents sur la paroi bactérienne des souches à Gram négatif. L’antigène flagellaire H est de nature protéique entrant dans la structure du flagelle (cilliature péritriche) permettant la mobilité de la bactérie. L'antigène K de surface n'est pas toujours présent mais s'il est présent, il peut bloquer l'agglutinabilité de l'antigène O.
Les techniques classiquement utilisées utilisent une réaction antigène-anticorps. Mais aujourd'hui, les progrès de la biologie moléculaire permettent la détection directe des gènes responsables du sérovar ainsi que ceux des facteurs de pathogénicité.
Antigènes somatiques O Il en existe plus de 150. Les antigènes somatiques sont composés de lipopolysaccharides complexes. Les laboratoires d'analyses médicales utilisent l'agglutination avec des sérums pour déterminer le sérogroupe, mais cette technique est limitée par le nombre de plus en plus élevé de sérums à fabriquer, par la présence d'agglutinations croisées entre les antigènes O de E. coli, Shigella et ceux de Salmonella, et par le passage de la consistance crémeuse de la colonie à une consistance rugueuse ayant pour conséquence l’absence de synthèse de l'antigène O. C'est pour cette raison qu'une technique de sérotypage moléculaire, par identification des gènes concernés, a été développée.
L'antigène O fait partie du lipopolysaccharide (LPS) de la membrane externe de la paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif. Il contient un grand nombre d’unités répétées d’oligosides (oligosaccharides) de trois à six oses dont la combinaison détermine la diversité des antigènes O. Les gènes codant les enzymes impliquées dans la synthèse de l’antigène O sont regroupés dans le groupe de gènes rfb.
Ce groupe rfb peut être amplifié spécifiquement grâce à un système d’amorces puis, après restriction par l’endonucléase MboII, un profil noté « R » peut être obtenu par électrophorèse, correspondant à un sérovar de E. coliCoimbra et al., 2000.. Un profil d'électrophorèse est fonction de l’emplacement des sites de restriction propre à MboII. Ainsi tous les groupes de gènes correspondant à un antigène somatique auront un profil de restriction qui lui est propre. Ce profil R sera ensuite analysé avec le logiciel Taxotron puis comparé à une base de données, en perpétuel développement. Par exemple, le profil R aura un numéro R111, correspondant au sérogroupe O111 obtenu avec le sérum.
Antigènes flagellaires H Les antigènes H ne servent pas à l'identification des E. coli pathogènes mais présentent un grand intérêt au point de vue épidémiologique : l'identité de l'antigène H constitue un élément pour assurer qu'il s'agit d'une même souche.
La diversité des antigènes H est due aux différents types de flagelline composant la structure du flagelle. C'est le flagelle qui permet la mobilité bactérienne. Le typage s'effectue également par séroagglutination, mais n’est développé que dans de très rares laboratoires dans le monde. Cependant, certaines souches perdent leur mobilité et sont classées comme non mobiles (NM ou H-). Une technique de sérotypage moléculaire a donc été également développée pour déterminer le ou les antigènes H.
L'antigène H est codé par le gène fliC. Les parties N et C terminales de la flagelline sont très conservés et c'est la partie médiane, plus variable, qui donne la spécificité de l'antigène H. Les E. coli immobiles et les Shigella peuvent possèdert également le gène fliC mais sont incapables de synthétiser un flagelle fonctionnel. Après amplification et restriction du gène fliC, il est possible de typer l'antigène H en comparant le profil obtenu à une base de données de profil-typeMachado et al, 1998.. Par exemple, le profil fliC (noté F) aura un numéro F8, correspondant au type H8 obtenu avec le sérum.
Antigènes de surface ou d'enveloppe K Il existe trois types d'antigène K désignés par les lettres L, A ou B : l'antigène L est le plus fréquent mais est thermolabile (il est détruit en une demi-heure à ) ; donc le chauffage provoque une perte du pouvoir antigénique, du pouvoir de fixer les anticorps et du pouvoir de masquer l'antigène O ; l'antigène A est rare ; c'est un antigène capsulaire (les E. coli encapsulés sont relativement fréquents dans les infections urinaires). L'Ag A est très thermostable (il faut un autoclavage pour le détruire) ; l'antigène B serait toujours présent chez les E. coli entéropathogènes de gastro-entérite infantile. Il a une thermolabilité intermédiaire : après une demi-heure à , il reste toujours de l'antigène B mais l'antigène O peut entrer en contact avec le sérum par « trouage » de l'enveloppe, la fixation de l'anticorps est toujours positive mais le pouvoir antigénique se perd progressivement (en fonction de la durée de chauffage). Attention : l'existence de cet antigène B est contestée par Orskov (Bact. Rev., 1977, 41, 667-720) parce qu'il est impossible de préparer un sérum anti-B sans les agglutinines O correspondantes.
Différence entre l'antigène B et les antigènes A ou L, dans une population homogène sur boîte de Petri : 80 % de colonies + et 20 % de colonies - pour A ou L ; répartition homogène dans toute la population pour B. Les souches isolées de méningites chez les nourrissons possèdent très souvent un antigène K1 (sans précision de son type). Cet antigène est commun avec un antigène capsulaire de Neisseria meningitidis B. L' AgK1 est un polyoside, homopolymère d'acide N-Acétylneuraminique (acide sialique)
Critères d'identification dE. coli (démarche) C'est une bactérie de la famille des Enterobacteriaceae ne possédant pas de désaminase, ce qui exclut les genres Proteus, Morganella et Providencia (typiquement ex-tribu des Proteae).
Elle fermente le glucose par la voie des acides mixtes (rouge de méthyle +, VP -) ce qui exclut les genres Klebsiella, Enterobacter, Hafnia et Serratia (typiquement groupe des KEHS, ex-tribu des Klebsiellaceae).
De plus, Fermentation du glucose en voie fermentative (Création de gaz dans un tube Durham). Production d'indole à partir du tryptophane. Ne produit pas d'HS. Incapable d'assimiler le citrate comme seule source de carbone en aérobiose. Uréase - Indole +++ Production d'un éclat vert métallique sur gélose EMB (Eosin Methylene Blue Agar) probablement lié au caractère lactose + Devient rose sur milieu MacConkey car lactose + Une galerie miniaturisée (API20E) montre un exemple des caractères typiques de E. coli pour une souche isolée de l'eau de Seine. alt=z|centré|vignette|600x600px|Galerie API20E ensemencée avec une souche d'E. coli isolée de l'eau de Seine
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