Contexte et enjeux 

Les Escherichia coli producteurs de Shiga-toxines ou STEC sont des pathogène majeurs d'origine alimentaire provoquant des maladies humaines allant de diarrhées aqueuses à des atteintes systémiques (reins, cerveau) potentiellement mortelles. Les jeunes enfants (âgés de moins de trois ans) sont une population particulièrement à risque pour ces pathogènes en raison notamment d’une immaturité du système immunitaire et du microbiote intestinal. Dans cette population, la colonisation, la virulence et les interactions des souches STEC avec le microbiote intestinal humain jouent un rôle crucial lors de l'infection, mais restent peu décrites à ce jour pour des raisons évidentes de contraintes expérimentales et d’éthique. Pour pallier ces limites, nous avons utilisé dans cette étude une approche alternative in vitro basée sur un modèle artificiel du côlon des jeunes enfants. Ce modèle T-ARCOL (Toddler Artificial Colon) a été inoculé avec des échantillons de selles provenant d'enfants atteints de diarrhées associées aux STEC (n=5) ou des selles des mêmes enfants après rétablissement (n=5), puis infecté avec la souche de référence EHEC O157:H7 EDL 933. Les changements de composition et de fonctions du microbiote ont été évalués par des approches omiques au cours des fermentations in vitro.

Résultats

Quel que soit le type de selles (diarrhéique ou après rétablissement), nous avons observé une élimination progressive des STEC au cours des fermentations in vitro. Les analyses de séquençage ont permis de montrer que les profils microbiens associés aux diarrhées après infection étaient significativement distincts de ceux après rétablissement, avec une α-diversité plus faible. De plus, les conditions « diarrhéiques » étaient caractérisées par une abondance accrue de bactéries à potentiel pathobionte tels que des membres de la famille des Clostridiaceae, ainsi que par des niveaux plus élevés d’acétate, de succinate et d’acide N-acétylneuraminique.

Perspectives 

Cette étude fournit de nouvelles données sur l’impact des STEC sur la dynamique du microbiote intestinal de l’enfant et son métabolome grâce à une approche in vitro en colon artificiel. Ces données participeront à une meilleure compréhension de la physiopathologie des STEC dans cette population à risque, tout en prenant en compte les variabilités interindividuelles du microbiote intestinal.

Valorisation 

Ce type de données est nécessaire pour pouvoir développer de nouvelles stratégies de prévention ou de traitement des infections à STEC basées sur des approches de modulation du microbiote comme probiotiques, prébiotiques, post-biotiques ou extraits végétaux. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet ECOS France-Chili Sud Action C19B02.

Référence bibliographique

Izquierdo M, O'Sullivan D, Uriot O, Brun M, Durif C, Denis S, Gallardo P, Gahan CGM, Etienne-Mesmin L, Blanquet-Diot S, Farfan MJ. Microbiota and metabolome dynamics induced by Shiga toxin-producing E. coli in an in vitro model of an infant's colon. Microb Cell. 2025 Apr 14;12:76-92