Contamination en Escherichia coli des eaux de l`estuaire de Seine

Contamination en Escherichia coli des eaux
de l’estuaire
l estuaire de Seine:
antibiorésistance, épidémiologie et structure
des populations
Ratajczak M., Laroche E., Clermont O., Berthe T., Oberlé K., Denamur
E., Lafite R., Pawlak B., Souissi S., Vaillant R., et Petit F.
UMR 6143 M2C
Morphodynamique continentale et côtière
Contexte: Contamination en E. coli de l’estuaire de Seine
1
Touron et al., 2007
Zone embouchure
Moy.
Géom.
Caudebec
Agglomération
183 - 278
400
2075 - 2409
86 - 161
172
414 - 645
1051
E. coli
301 Entérocoques
(UFC/100 mL)
-
+++
Poses
• Effet de la salinité
• Apport affluents: La Risle
• Apport STEP et
affluents (Robec, Cailly)
• Effet du débit
• Apport
A
affluent:
ffl
E
Eure
Séminaire de restitution Seine Aval 09/2009
2
Occurrence de E. coli antibiorésistantes en estuaire de Seine
654 souches (2000-2006)
(2000 2006)
16 antibiotiques testés
Seine Aval 4 (Thèse E. Laroche, Laroche et al., 09)
Une contamination permanente des eaux:
30 à 56% de bactéries résistantes à au moins un antibiotique
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3
Profil de résistances aux antibiotiques de souches d’E. coli isolées des
eaux de seine
¾ Occurrence plus élevée de la résistance
Tétracycline (41%)
(41%), Amoxicilline (33%)
(33%), Ticarcilline (34%)
¾ Peu de résistance
Ciprofloxacine, Gentamycine, Amykacine, Imipénème, et
Céphalosporine de 3ème génération.
(Laroche et al, 09)
Antibiotiques en Seine: 40ng (Togola et al., 08) jusque 100ng dans la phase aqueuse (Tamtam et al.,
09)
Analyse chimique FLASHOP en cours (LPTC Bordeaux)
Relation entre la présence d’antibiotiques
d antibiotiques et E. coli antibiorésistantes?
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4
Flux de gènes associés à la présence de E. coli antibiorésistantes?
Présence d’intégrons:
rôle majeur
j
dans la diffusion de l’antiborésistance
(Laroche et al., 09; Rowe Magnus, 02; Fluit, 04)
Transfert de gènes de résistance:
- Entre bactéries allochtones et autochtones 10-55 à 10-77
- E.coli x Aeromonas co-transfert Streptomycine-Mercure 10-6 (Berthe et al., en préparation)
Micro-environnements favorables?
Biofilms épithelions
Biofilms,
épithelions, sédiments exposés de façon chronique aux antibiotiques >100ng.kg
>100ng kg-11 (Zuccato
(Z
t ett al.,
l 00)
Co-sélection ?
Identification de zones [métaux] importantes, Co-transfert
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Structure des populations d’E. coli et origine de la contamination en
Seine
La structure des populations d’E. coli est caractérisée par la distribution de quatre
groupes phylogénétiques (A, B1, B2, et D) (Herzer et al,90, Clermont et al 00).
Les E. coli des phylogroupes A et B1 sont majoritairement retrouvés chez les
hommes et les animaux
Les E. coli des phylogroupes B2 et D sont minoritaires et souvent impliqués dans des
pathogénies bactériennes
1/ Recherche des pathotypes d
d’E.
E. coli (souchier Seine Aval 3)
2/ Structure des populations: Outils d’aide à la discrimination des sources
de contamination humaine/animale
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Pathogénicité intra-intestinale des souches d’E. coli isolées des eaux de
Seine
• Recherche basée sur la présence de gènes de souches d’E. coli pathogènes pour
l homme
l’homme
- afaD (E. coli diffuse aggrégative, DAEC),
- ipaH
p
((E. coli entéro-invasive, EIEC),
)
- stx1 et stx2 (E. coli entéro-hémorragique, EHEC),
- eae et bfpA (E. coli entéro-pathogénique, EPEC),
- eltB et estA (E. coli entéro-toxinogénique, ETEC)
- aaiC et aatA (E. coli entéro-aggrégative, EAEC).
• 111 souches (18 B2, 14 D, 60 A et 19 B1), une seule souche du groupe B2 positive
pour afaD.
f D
¾ Absence de risque de pathologie intestinale à E. coli
en estuaire de Seine
(Janvier et Août 2006)
U722
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Structure des populations d’E. coli en Seine
Janvier 2006
Août 2006
E. coli phylo-groups
E. coli phylo-groups
1
P
Poses
Number of
strains
A n (%)
B1 n (%)
B2 n (%)
D n (%)
N 12
N=12
3 ((nc))
1 ((nc))
6 ((nc))
2 ((nc))
Number of
strains
Poses
A n (%)
B1 n (%)
B2 n (%)
D n (%)
N=30
36 67%
36,67%
30 00%
30,00%
10 00%
10,00%
23 33%
23,33%
17,95%
20,51%
15,38%
28,57%
11,90%
9,52%
Rouen
N=55
50,91%
25,45%
12,73%
10,91%
Rouen
N=39
46,15%
Le Croisset
N=21
66,67%
9,52%
14,29%
9,52%
Le Croisset
N=42
50,00%
14,71%
La Bouille
N=48
47,92%
27,08%
8,33%
16,67%
11,54%
Caudebec
N=15
53,33%
33,33%
6,67%
6,67%
Embouchure
N=38
47,37%
18,42%
18,42%
15,79%
La Bouille
N=34
Caudebec
N=52
Embouchure
N=86
50,00%
63,46%
59,30%
11,76%
25,00%
17,44%
23,53% **
0,00% **
12,79%
10,47%
¾ Prédominance de A et B1
¾ Pas de différence significative entre les proportions en E.
E coli des groupes
phylogénétiques et l’antibiorésistance
Poses 2006
Campagne
01/2006
02/2006
08/2006
Débits m3/s
350
800
250
Nombre de souches
n=12
n=44
n=30
A n (%)
3 (nc)
15 (34,10%)
11 (36,67%)
E. coli phylogroup
B1 n (%)
B2 n (%)
1 (nc)
6 (nc)
10 (22,70%)
10 (22,70%)
9 (30,00%)
3 (10,00%) **
D n (%)
2 (nc)
9 (20,50%)
7 (23,33%)
¾ Variation de la prévalence des groupes phylogénétiques en fonction du débit
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Structure des populations d’E. coli :
un outils pour déterminer l’origine de la contamination
Distribution des phylogroupes d’E. coli
B1
B2
26%
15%
Seine
A
47%
D
12%
Humain*
Animal**
61%
30%
13%
40%
10%
20%
16%
10%
Sortie hôpital
Pont Audemer
71%
2%
27%
0%
(FLASHOP01)
*Duriez et al. 2001
**Escobar-Páramo
et al
al. 2006
¾ En Seine, déterminisme de la contamination en E. coli = complexe
Analyse plus fine à l’aide de continuum humain/animal – eaux de Seine
(
(FLASH)
)
- Site hospitalier (signature humaine confirmée)
- Site Agricole
- Continuum Risle/Embouchure de la Seine
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Occurrence des E. coli antibiorésistantes et structure des populations le
long du continuum STEP-Risle-Embouchure de la Seine
( é i d sèche,
(période
è h basse
b
mer))
Distribution des groupes phylogénétiques d’E. coli
Nombre de
E. coli
antibiorésistant
A
B1
B2
D
Total
2
13/16
62% (21)
18% (6)
6% (2)
15% (5)
34
2
18/18
50% (23)
43%** (20)
3%*(1)
4%* (2)
46
2
17/17
36%** (18)
20% (10)
24%*** (12)
20%** (10)
50
4
nd
60% (30)
28% (14)
8% (4)
4% (2)
50
E. coli
UFC/100 l
UFC/100ml
Honfleur
1.5 ± 0.2 10
La Risle
Embouchure
2.0 ± 0.3 10
La Risle
(Foulbec)
7.0 ± 1.0 10
STEP (Pont
Audemer)
4.6 ± 1.3 10
¾ La Risle = apport de E. coli antibiorésistantes en Seine
¾ Augmentation en E. coli du phylo-groupe B1
Modification de la structure dans la zone de l’embouchure de la Seine
- Influence de la salinité?
- Influence de la Seine?
- Influence des particules du bouchon vaseux?
ZOOTRANS 2009 et FLASHOP01
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Structure des populations d’E. coli en fonction de l’attachement aux
particules
La Risle
(Embouchure)
n=46
UFC/100mL
2.0 ± 0.3 102
B1
A
n=20
N dé
Non
décantable
t bl
14%
A
10-2 à 10-5 mm.s-1
n=48
Décantable
53%
B1
1 à 10
10-1
1 mm.s
mm s-1
1
A
n=33
Décantable
32%
A
>1 mm.s-1
B1
¾ E. coli B1 majoritairement associé à des particules décantables
ZOOTRANS 2009
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11
Copépodes: vecteur d’E. coli?
Distribution des groupes phylogénétiques
~ 827 Copépodes
~1.1
101
A
UFC p
par Copépode
p p
B1
n=47
Nombres de
e souches
Antibiorésistance des E.
E coli associées aux copépodes
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Nombres de résistances associées
¾E. coli B1 associées aux copépodes
¾E
¾ Vecteurs d’E. coli antibiorésistantes
ZOOTRANS 2009
Séminaire de restitution Seine Aval 09/2009
13
Conclusions/Perspectives
Contamination en E. coli de Seine
¾ Absence de risque de pathologie intra-intestinale à E. coli
Occurrence d’E. coli antibiorésistantes et flux de gènes associés
¾ E. coli multi-résistantes en estuaire de Seine
¾ Quel impact sur l’écosystème aquatique: Transfert de gènes aux
communautés autochtones (démontré en laboratoire)
9 Quelle fréquence
q
((in situ)?
)
9 Quels supports génétiques impliqués?
9 Le temps de survie (ou de persistance de gène) est-il compatible avec un
transfert de gène?
(Etude en microcosme)
9 Localisation des micro-environnements favorables (sédiments, biofilms sur particules)
¾ Discrimination des sources (humaine/animale; STEP/Ruissellements)
9 Étude du devenir le long de continuum (FLASH campagnes 2009/2010)
¾ Quelle relation avec la contamination des eaux en antibiotiques?
9 FLASHOP: Données consommation hôpital Pont Audemer (Hospitaliers)
Consommation / Occurrence de E. coli ATBr / Antibiotique dans les eaux
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Conclusions/Perspectives
Structure des p
populations
p
d’E. coli en Seine
¾ Contribution respective d’une contamination d’origine humaine et animale
9 Deux sites ateliers, exclusivement humain et animal (FLASH)
¾ Survie préférentielle des phylogroupes?
9 Etude en microcosme
¾ Influence de l’attachement aux particules sur la dynamique de la
contamination et de la survie des bactéries?
9 Thèse Ratajczak M., projet FLUMES;
¾ Rôle des copépodes comme vecteur de contamination dans la zone de l’embouchure?
9 ZOOTRANS 2
(confirmation des résultats)
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Projet FLASH
Risque sanitaire
Ri
i i et environnemental
i
l
projet multidisciplinaire Seine–aval - Piren Seine:
ƒ Hydrosédimentologie et Microbiologie environnementale UMR CNRS
6143, Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C), Rouen
Benoit Laignel, Robert Lafite, Massei Nicolas, Fabienne Petit, Thierry Berthe,
Barbara Pawlak
ƒ Microbiologie médicale et environnementale INSERM U722 Université
Paris 7
Erick Denamur, Olivier Clermont
ƒ Chimie environnementale UMR CNRS 5255 LPTC- Université Bordeaux
Hélène Budzinski
ƒ Benthos UMR 8187 Station marine Wimereux (LOG), Lille 1
Sami Souissi