Contribution to a better knowledge of the expression of the stx2 gene in cattle STEC isolates with or without induction by enrofloxacin
Contribution à l’étude de l’expression du gène stx2 chez des souches STEC d’origine bovine soumises ou non à des conditions d’induction par l’enrofloxacine
Résumé
The present study contributed to a better knowledge of the pathogenicity of STEC for humans by quantifying the expression of the stx2 gene from a panel of 46 cattle STEC isolates by ELISA. Succesful validation experiments of the ProSpecT® Shiga toxin ELISA (OXOID) first concluded to its capability to be used for a valuable quantification of the Stx2 protein. Stx2 expression was tested in presence and absence of subtherapeutic concentrations of enrofloxacin, an antibiotic of the fluoroquinolones family used in veterinary medicine. Whereas only 15.2% of the strains displayed significant amounts of detectable Stx2 in absence of induction, most of them were shown to be inducible, and at various levels, in presence of subtherapeutic concentrations of enrofloxacin. Also, enrofloxacin-resistant mutants of Stx2-producing E. coli O157:H7 were selected and produced 3-fold higher Stx2 levels than native strains after induction with enrofloxacin. Mutants were also inducible using hundred-fold higher enrofloxacin concentrations than the useful ones for native strains. At the end, these results show (i) the inconstant and variable expression of the stx2 gene from cattle STEC isolates in native conditions, (ii) the potentially high number of inducible STEC isolates in cattle, (iii) that enrofloxacin is a strong inducer of the stx2 expression in cattle STEC isolates and (iv) that the stx2 gene is stronger induced in isolates resistant to fluoroquinolones compared to susceptible ones. Finally, this all study documents the variable expression of the stx2 gene and also suggests that E. coli O157:H7 from cattle may become more frequently pathogenic to humans as a side-effect of the increasing use of veterinary fluoroquinolones.
Le travail de thèse a eu pour but de contribuer à une meilleure connaissance de la dangerosité pour l’homme des souches STEC d’origine bovine, en explorant la corrélation pouvant exister entre la présence du gène stx chez de telles souches et la réalité de son expression. La quantification de l’expression du gène stx2 présent chez 46 souches STEC bovines a été réalisée à l’aide d’un test ELISA commercial détectant spécifiquement les shiga toxines, le test ProSpecT® Shiga toxin (OXOID). L’ensemble des résultats de validation préalable obtenus pour ce test a permis de considérer qu’il pouvait être valablement appliqué à l’étude du panel de souches d’E. coli O157 :H7 bovines collectées au laboratoire, tout en déterminant les limites méthodologiques, et donc d’interprétation. Utilisé comme outil de quantification de la production de Stx2 par les souches du panel choisi, et dans deux conditions expérimentales différentes (présence ou absence d’induction par l’enrofloxacine), ce test a permis de mettre en évidence que seulement 15,2% des souches d’E.coli O157:H7/H- étudiés produisent des quantités significatives de Stx2 détectables sans induction, et ce à des niveaux variables. En revanche, la majorité de ces isolats, bien que n'exprimant pas la protéine Stx2 de manière constitutive, produit des quantités significatives de Stx2 en présence de concentrations subinhibitrices d'enrofloxacine, antibiotique de la famille des fluoroquinolones et utilisé en médecine vétérinaire. Enfin, des mutants résistants à l'enrofloxacine sélectionnés à partir de certaines souches d’E. coli O157:H7, produisent, après induction par l'enrofloxacine, 3 fois plus de toxine Stx2 que les souches sauvages. Les mutants sont également inductibles en utilisant des doses d'enrofloxacine 100 fois supérieures à celles utilisables pour les souches sauvages. L’ensemble de ces résultats montre (i) la corrélation, ou non, qui peut exister entre la présence du gène stx2 et son expression, (ii) que la proportion inductible des souches STEC bovines est potentiellement importante, (iii) que l’enrofloxacine induit fortement l’expression du gène stx2 chez les souches STEC bovines et que (iv) l’induction par l’enrofloxacine conduit à des taux d’expression du gène stx2 supérieurs chez des souches résistantes aux fluoroquinolones que chez les souches sensibles. Au final, cette étude contribue à documenter la variabilité des niveaux d’expression des gènes stx et illustre le risque que des STEC issus de bovins puissent devenir plus fréquemment pathogènes pour l'homme suite à l'usage croissant des fluoroquinolones vétérinaires.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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