MOLECULAR CHARACTERIZATION OF NON-TUBERCULOUS MYCOBACTERIA AT THE HUMAN-ANIMAL-ENVIRONMENT INTERFACE AND TRANSMISSION OF BURULI ULCER IN THE ENDEMIC AREAS OF CÔTE D'IVOIRE
CARACTÉRISATION MOLÉCULAIRE DES MYCOBACTÉRIES NON TUBERCULEUSES À L'INTERFACE HOMME-ANIMAL-ENVIRONNEMENT ET TRANSMISSION DE L'ULCÈRE DE BURULI DANS LES ZONES ENDÉMIQUES DE CÔTE D'IVOIRE
Résumé
The endemicity of Buruli ulcer (BU), a non-tuberculous mycobacteria (NTMs) infection, is the highest in Côte d'Ivoire (39.6 % of worldwide new cases in 2013). Epidemiological studies identified the mycobacteria producing mycolactone (MPMs), Mycobacterium ulcerans, as the causative agent and showed that aquatic environments represent the main source of infection. Many environmental reservoirs are suspected in transmission to humans; however, the exact transmission mode remains unknown. Thus, assuming that their transmission depends on the overlapping ecology of human and animal habitats, this study aimed to characterize NTMs, particularly M. ulcerans and other MPMs, within human-environment-animal interface, in order to elucidate possible transmission routes.
The characterization was performed for suspected environments including potential reservoirs as well as for human isolates of infection cases, within five BU endemic localities. There were two in Western Centre (Zaïbo, Gorodi) and three in Eastern South (Léléblé, Sokrogbo, Ahondo) areas in Côte d’Ivoire. The biological material collected included 195 environmental matrices (biofilms, soils, plant detritus and water filtrates) from 15 water bodies usually used by communities; 35 fine needle aspirations and swabs from lesions of 30 human cases of infection; organs and lesions samples from 111 trapped rodents from which 8 were observed with BU-like lesions.
After DNA extraction, a screening for Mycobacterium spp and MPM using the mycobacterial 16S rRNA and IS2404 genes was performed. Then, VNTR loci (MIRU1, locus 6, ST1 and locus 19) were used to genotype isolates of MPMs. The majority of environmental matrices (52.8 % for 16S rRNA, 8.7 % for IS2404) were contaminated by MPM with mostly water filtrates. All the VNTR loci were not amplified with theses samples but sequencing of positive ones identified M. ulcerans Agy99 and M. liflandii, among contaminated environments. Potential reservoirs were also identified regarding BU-like lesions, from two rodents (GP3a and ST1) belonging to Mastomys natalensis species, which showed 94 % and 98 % similarity with M. ulcerans Agy99 strain respectively. Besides that, 94.3 % of the 35 lesions of human infection were confirmed. VNTR typing of positive human samples identified five M. ulcerans genotypes, designated Q, R, S, T, and U; profile Q matching with the previously reported genotype C of M. ulcerans, common in Côte d’Ivoire and Ghana.
These results highlight the presence of NTMs within investigated localities and suggest the role of environment in their dissemination including small mammal as infection sources. A new VNTR typing of isolates from contaminated environments, human and animal infection cases would allow precise source tracking of NTMs involved in human infection. Based on that, possible transmission pathways could be elucidated to ultimately promote adapted control policies in affected communities.
L'endémicité de l'ulcère de Buruli (UB), infection à mycobactérie non tuberculeuse (MNT), est la plus élevée en Côte d'Ivoire (39,6 % des nouveaux cas dans le monde en 2013). Des études épidémiologiques ont identifié la mycobactérie productrice de mycolactone (MPM), Mycobacterium ulcerans, comme agent pathogène et ont montré que les milieux aquatiques constituent la principale source de l'infection. Plusieurs réservoirs environnementaux sont suspectés dans la transmission à l'homme mais, le mode de transmission reste inconnu. Ainsi, en supposant que leur transmission dépendrait du chevauchement de leur habitat écologique et ceux de l’homme et des animaux, cette étude a eu pour but de caractériser les MNT, en particulier M. ulcerans et les autres MPM à l’interface homme-animal-environnement, afin d'élucider les possibles modes de transmission.
Cette caractérisation a été réalisée aussi bien pour des environnements à risque incluant de potentiels réservoirs mais également des isolats de cas d’infection cliniques, au sein de cinq localités endémiques de l’UB. Il s’est agi de deux localités du Centre-ouest (Zaïbo, Gorodi) et de trois localités du Sud-est (Léléblé, Sokrogbo, Ahondo) de la Côte d'Ivoire. La collecte des échantillons a abouti à 195 matrices environnementales (biofilms, sols, détritus de plantes et filtrats d’eau) issues de 15 points d'eau couramment utilisés par les communautés ; 35 aspirations à l'aiguille fine et écouvillons de lésions chez 30 cas cliniques ; des échantillons d’organes et lésions provenant de 111 rongeurs piégés dont 8 présentant des lésions suspectes.
Après extraction de l'ADN, un criblage utilisant le gène mycobacterial 16S rRNA et IS2404 est effectué pour la détection de Mycobacterium spp et des MPM, suivie par un typage VNTR (MIRU1, locus 6, ST1, locus 19) des isolats de MPM. La majorité des matrices environnementales (52,8 % pour 16S rRNA, 8,7 % pour IS2404) sont contaminés par les MPM avec pour la plupart les filtrats d’eau. Tous les loci VNTR n’ont pu être amplifiés avec ces échantillons mais, leur séquençage a identifié des isolats de M. ulcerans Agy99 et M. liflandii, au niveau des environnements contaminés. De potentiels réservoirs animaux sont également identifiés par la confirmation de lésions suspectes observées chez deux rongeurs (GP3a et ST1), appartenant à l’espèce Mastomys natalensis, avec 94 % et 98 % de similarité de séquences respectivement, pour la souche M. ulcerans Agy99. Par ailleurs, 94,3 % des 35 lésions des cas d’infection chez l’homme sont confirmés. Le typage VNTR de ces échantillons a identifié cinq génotypes de M. ulcerans notamment Q, R, S, T, U ; le profil Q correspondant au profil VNTR C de M. ulcerans précédemment décrit en Côte d’Ivoire et au Ghana.
Ces résultats mettent en évidence la présence des MNT au sein des localités étudiées et suggère le rôle de l'environnement dans leur diffusion incluant les petits mammifères comme sources d’infection. Un nouveau typage VNTR des isolats issus de l’environnement, des cas d’infection chez l’homme et les animaux, permettrait donc de retracer précisément la source de l’infection aux MNT chez l’homme. Sur cette base, les modes possibles de transmission pourraient alors être élucidées afin de promouvoir des politiques de contrôle plus adaptées au sein des communautés affectées par la maladie.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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