Écologie des Escherichia coli producteurs de Shiga-toxines (STEC) dans les effluents d'élevages bovins et le sol
par Bastien Frémaux
Thèse de doctorat en Écologie microbienne
Sous la direction de Christine Vernozy-Rozand et de Claire Prigent-Combaret.
Soutenue en 2007
à Lyon 1 .
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Résumé
Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) sont considérés comme l’un des plus importants groupes de pathogènes émergents responsables de toxi-infections alimentaires. Depuis ces dix dernières années, l’environnement est de plus en plus incriminé dans les épidémies à EHEC. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à la prévalence des E. Coli producteurs de Shiga-toxines (STEC) dans les exploitations laitières ainsi qu’à leur survie dans les effluents d’élevages et le sol. Au sein des exploitations laitières, une grande diversité de souches STEC, capables de persister sur de nombreux supports (abreuvoirs, murs et sol des enclos, etc), a été observée. Dans les effluents d’élevages (fumier et lisier bovins non traités), la survie des STEC non-O157 a été évaluée à plus de 90 jours. Lorsque les tas de fumier sont retournés (pratique d’assainissement menée par les exploitants) la survie est de seulement 45 jours ; la température élevée au cœur des andains (≥ 65°C) est associée au déclin important des STEC. En ce qui concerne la survie dans les sols, nous avons montré qu’in vitro les souches STEC O26:H11 persistaient pendant plus d’une année dans différents types de sols mélangés à du fumier, même en présence de taux d’humidité faibles (< 0,08 g H2O g-1 sol sec). La température ambiante (i. E. 20°C versus 4°C) est significativement associée (P<0,001) à une inhibition marquée des STEC. In situ, la survie et le transfert des STEC dans le sol à partir de bouses naturellement contaminées ont également été évalués dans différentes stations d’un bassin versant d’altitude situé dans les Alpes du Nord. Les STEC sont capables de persister dans la matière fécale et sont détectés dans le sol rhizosphérique sous-jacent (jusqu’à 20 cm de profondeur) pendant environ 2 mois, jusqu’à la disparition complète des bouses. Dans la rhizosphère, la survie des STEC peut être affectée par des populations microbiennes productrices de métabolites antibactériens. En prenant comme modèle de populations telluriques antagonistes, une souche de Pseudomonas productrice d’un antibiotique, le 2,4-diacétylphloroglucinol (Phl), aucun effet négatif de la production de cet antibiotique sur la survie d’E. Coli O157:H7 dans la rhizosphère du blé n’a pu être cependant mis en évidence. L’ensemble de ces résultats suggère que l’environnement constituerait un réservoir important en STEC dont le contrôle passe notamment par le respect de mesures d’hygiène rigoureuses en exploitations
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Titre traduit
Ecology of Shigatoxins producing Escherichia coli (STEC) in cattle effluents and soil
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Résumé
Enterohemorragic Escherichia coli (EHEC) is one of the most important foodborne pathogens. During the last decade, cattle environment has frequently been implicated as the cause of EHEC outbreaks. This work aims to study the prevalence of Shiga toxin-producing E. Coli (STEC) cells on dairy farms, and their survival in cattle effluents and soil. In dairy farms, a wide diversity of STEC strains, which were able to persist on various materials (water troughs, pen walls, soil, etc) was observed. In cattle effluents (untreated cattle manure and slurry), non-O157 STEC strains could be detected during more than 90 days. In turned manure heaps, the STEC survival is of only 45 days, and the high temperature recovered in the main body of the manure heaps (≥ 65°C) is associated with the serious decrease of STEC cells number. In vitro, STEC O26 strains were detected in various manure amended-soil types for at least 1 year, even in presence of low moisture levels (i. E. Less than 0,08 g H2O g-1 dry soil). The ambient temperature (i. E. 20°C versus 4°C) is significantly associated (P<0,001) with the highest STEC count decline in all soils tested. In situ, the persistence of STEC and their transfer from naturally contaminated bovine feces to subsoil layers were determined in different pasture units of a high mountain watershed located in North Alps. STEC are able to persist in bovine feces, and to be transferred in subsoil layers at a depth up to 20 cm, over a period of approximately 2 months, until the fecal material had completely decayed. In the rhizosphere, STEC survival may be affected by antibiotic-producing microbial populations. However, using a 2,4-diacetylphloroglucinol (Phl)-producing Pseudomonas strain as a model of biocontrol rhizobacteria, any negative effect of the Pseudomonas production of Phl on E. Coli O157:H7 survival in wheat rhizosphere was observed. According to these results, cattle environment constitutes a second significant reservoir of STEC cells, and effective measures to prevent STEC cells entry into environment should be adopted
