Shiga-toxin production by enterohemorrhagic Escherichia coli: influence of Stx2 genotype, regulation by quorum sensing and intestinal microbiota
Production de Shiga-toxine Stx2 par les Escherichia coli entérohémorragiques: influence du génotype stx2, régulation par le quorum sensing et le microbiote intestinal
Résumé
Enterohemorrhagic Escherichia coli are food poisoning pathogens causing hemorrhagic colitis and hemolytic and uremic syndrome. Their main virulence factors are Shiga toxins (Stxs), especially Stx2. In this work we first studied a subset of strains from different origins belonging to different seropathotypes and expressing different stx2 variants. We found that the most pathogenic strains O157: H7 express the stx2 variant and produce high levels of Stx2 in basal as well as in induced conditions. Non-O157:H7 strains showing the same properties could be dangerous for human health. We also investigate the effect of molecules found in the gastrointestinal tract on Stx2 synthesis. Nor quorum sensing autoinducers AI-2 and AI-3 produced by th intestinal microbiota neither the intestinal neuroendocrine hormone norepineprine influence Stx2 synthesis. However, the protein regulator QseA involved in quorum sensing signalling pathway could be a transcriptional activator of stx2. Finally, we studied Stx2 production by the O157:H7 strain EDL 933 in culture medium mimicking the living conditions of EHEC in the gut by using a human flora associated rat model. We show that the human microbiota transcriptionally inhibits Stx2 synthesis through transcriptional inhibition of recA. This inhibition can be partially attributed to the intestinal species Bacteroides thetaiotaomicron.
Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) sont responsables de toxi–infections alimentaires conduisant à des colites hémorragiques pouvant se compliquer d'un syndrome hémolytique et urémique. Le facteur majeur de pathogénicité est la production de Shiga-toxines (Stx), dont la toxine Stx2. Nous avons étudié la production de toxine Stx2 in vitro par des souches STEC provenant de diverses origines (bovine ou clinique), appartenant à divers séropathotypes, et codant pour différents variants Stx2. Nous avons montré que les souches O157:H7 les plus pathogènes possèdent le variant stx2 et produisent de fortes quantité de Stx2 en conditions basales comme en présence d'un inducteur du système SOS. Les souches non-O157 présentant ces caractéristiques pourraient représenter un risque pour la santé humaine. Nous avons ensuite étudié l'effet de molécules présentes dans le tube digestif sur la synthèse de Stx2 par E. coli O157:H7. Les auto-inducteurs AI-2 et AI-3 du quorum sensing, produits par le microbiote intestinal, n'influencent pas la synthèse de Stx2, non plus que l'hormone intestinale norépinéphrine. Cependant, la protéine régulatrice QseA impliquée dans une voie de signalisation par le quorum sensing serait un activateur transcriptionnel de stx2. Enfin, nous avons étudié la production de Stx2 par la souche EHEC O157:H7 EDL 933 dans un milieu se rapprochant le plus possible de celui rencontré in vivo par les EHEC, en particulier grâce à un modèle de rats associés au microbiote intestinal humain. Nous avons ainsi montré que le microbiote humain inhibe la transcription de stx2 par l'inhibition de la transcription de recA même lors de l'induction du système SOS, et que cette inhibition peut être en partie attribuée à l'espèce Bacteroides thetaiotaomicron.