Soutenance mémoire
Mammites à Escherichia coli
Incidence et prévalence
Les bactéries à Gram négatif et plus particulièrement les coliformes sont une cause majeure de mammites en élevage bovin laitier (Morin, 2009). Escherichia coli est une bactérie fréquemment isolée des mammites. En effet, les mammites à E. coli sont la cause la plus fréquente de mammite en début de lactation (Hills, 1994 ; Bradley et Green, 2001). Bien que l’incidence de ces mammites varie d’un pays à l’autre, elle se situe généralement autour de 20% (Poutrel, 2008).Cette prévalence est toutefois plus élevée si l’on considère les mammites aiguës indépendamment. Par exemple, une étude menée en France a montré qu’E. coli était responsable de 42,5% des mammites aiguës (Poutrel, 2008).L’utilisation d’un produit de pré-trempage au moment de la traite peut réduire l’incidence des nouvelles infections par les coliformes pendant la lactation. Cependant l’utilisation d’un produit de post-trempage semble quant à elle inefficace dans le contrôle des mammites dues à ces bactéries. Ces produits permettent de détruire une grande proportion des bactéries coliformes déjà présentes sur les trayons, mais leur propriété antibactérienne diminue rapidement après leur application. Ainsi la contamination entre les traites, qui est la cause majeure de survenue des mammites à E. coli, reste possible (Pankey et al, 1989 ; Bergonier, 2014).
La prévalence des mammites à E. coli semble toutefois être sous-estimée. En effet, les méthodes bactériologiques utilisées par certains laboratoires d’analyse ne permettent pas d’isoler la bactérie. Ainsi près de 20 à 30% des échantillons de lait sont déclarés exempts de bactéries alors que des méthodes adaptées permettraient d’isoler E. coli sur ces mêmes échantillons (Poutrel, 2008).
Saisonnalité
La saison influe sur l’apparition de nouvelles infections dues aux coliformes pendant la période sèche et la lactation. Les taux de nouvelles infections et d’apparition des cas cliniques sont plus grands durant les mois les plus chauds de l’année. En effet, le nombre de bactéries à Gram négatif dans la litière est élevé en été et plus bas en hiver. Cependant ces nouvelles infections seraient attribuables à une plus grande concentration de Klebsiella spp durant ces mois (Todhunter et al, 1991). Bien que le nombre de mammites causées par E. coli soit plus élevé durant l’été, cette augmentation reste faible. En effet, le nombre d’infections dues aux bactéries E. coli reste relativement constant au cours des saisons comparativement aux infections à Klebsiella spp. Ceci implique que l’exposition à la bactérie E. coli est plus constante au cours des saisons que l’exposition à Klebsiella spp.Il est également possible que le stress thermique affecte les capacités de défense de l’hôte, qu’il s’agisse des défenses locales et systémiques. Toutefois, cet effet n’a pas été clairement démontré.
Enfin, les périodes chaudes et humides sont propices au développement bactérien dans la litière, augmentant la pression d’infection déjà grande lorsque les vaches sont confinées à l’intérieur.
Epidémiologie analytique
Facteurs liés à l’agent
Etiologie de l’infection
E. coli est une bactérie à Gram négatif. Elle appartient au groupe des Entérobactéries ; elle est commensale de la flore digestive des animaux. Elle est massivement excrétée dans les fèces et dans l’environnement. Lors de mammite bovine, les bactéries isolées ne sont pas considérées comme un groupe pathogène spécifique mais semblent provenir de la flore digestive et de l’environnement (Richards et al, 2015). Ces bactéries sont donc des agents pathogènes opportunistes, peu adaptés à la glande mammaire mais qui ont la capacité de s’y multiplier.
La température optimale de croissance est de 37°C. Dans les conditions aérobies, la bactérie possède un métabolisme respiratoire. Mais en anaérobiose, elle est capable d’utiliser la fermentation ou la respiration nitrique. E. coli peut utiliser des sources de carbone, le substrat préféré étant le glucose ou les nitrites ; elle est aussi capable de fermenter le lactose.
L’identification des différentes souches d’E. coli se fait selon trois classes d’antigène de surface :
Les antigènes de surface : O Les antigènes flagellaires : H Les antigènes capsulaires : K
E. coli possède des capsules (Antigène K), des flagelles (Antigène H) ou des adhésines (fimbriae et pili). Toutes ont une membrane cellulaire caractéristique des Gram négatifs et qui contient un polyoside que l’usage désigne le lipopolysaccharide LPS (Antigène O) et de protéines.
Les adhésines
Les adhésines sont des protéines qui permettent l’adhérence aux cellules cibles ; elles ont bien été étudiées pour les épithélia du tractus gastro-intestinal. De plus à cause de leur hydrophobicité, les adhésines permettent une association à la membrane des cellules phagocytaires. Toutefois les facteurs d’adhésion ne semblent pas jouer un rôle déterminant dans la colonisation de la glande mammaire (Hirsh, 2004).
Les capsules
La capsule polysaccharidique appartient à la membrane externe de la paroi cellulaire des colibacilles (Harrison, 2002). La capsule masque ainsi l’antigène O sous-jacent. Elle assure une protection vis-à-vis de l’activation du complément et empêche l’attachement et la phagocytose par les cellules phagocytaires. La plupart des capsules sont chargées négativement, tout comme les membranes des cellules phagocytaires, créant un effet répulsif (Hirsh, 2004).
La membrane cellulaire
La paroi est composée d’une membrane cytoplasmique interne entourée de peptidoglycane et d’une membrane externe. Cette dernière est caractérisée par la présence du lipopolysaccharide, ainsi que des porines qui sont des protéines constituant des canaux pour la pénétration des nutriments, et éventuellement celle des antibiotiques (Harrison, 2002).
Le lipopolysaccharide ou LPS
C’est le facteur responsable de l’endotoxémie. Il s’agit du facteur de virulence majeur des colibacilles responsables de mammites. Le LPS, issu de la paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif, a été identifié comme étant la cause de la plupart des réactions physiopathologiques lors de mammite coliforme. Il est constitué de trois segments de nature chimique et de fonctions biologiques différentes. Il existe deux formes différentes du LPS :
LPS « smooth » qui correspond au LPS complet comprenant les trois constituants LPS « rough » qui correspond au LPS dépourvu de la chaîne latérale O et d’une partie plus ou moins étendue du core. Les LPS « rough » peuvent être classés selon l’étendue du déficit moléculaire de Ra à Re (Ra : seule la chaîne latérale manque ; Re : le LPS est constitué uniquement du lipide A et de l’acide 3-deoxy-D mannose-onctulosonique (KDO) (Sprousse, 1990).
Le lipide A correspond à la partie proximale du LPS qui est enchâssée entre les phospholipides de la membrane externe ; elle est très conservée et de nature hydrophobe. Sa structure est identique chez toutes les espèces d’un même genre et se compose d’un disaccharide, de deux groupes phosphorylés et de cinq à six acides gras. Elle est responsable de l’activité endotoxinique de la bactérie (Brade et al, 1988). La partie centrale ou « core » est la partie médiane du LPS divisée en parties : un noyau interne plutôt hydrophobe et un noyau externe plutôt hydrophile, légèrement variable. Le noyau est composé de sucres et de ses dérivés. Le noyau interne est relié au lipide A de façon covalente par l’intermédiaire du KDO. La structure du noyau interne est fortement conservée dans les bactéries à Gram négatif contrairement à celle du noyau externe qui peut être plus variable. Chez E. coli, le complexe lipide A-noyau peut servir d’ancrage à l’antigène O ainsi qu’à l’antigène K.
La chaîne latérale O, la partie distale du LPS, libre dans le milieu extérieur est extrêmement variable. C’est pour cette raison qu’elle peut être utilisée pour le sérotypage des différentes souches d’E. coli. De nature polysaccharidique, hydrophile, comme il l’a été expliqué plus tôt, l’antigène O est le composant spécifique du LPS « smooth ». L’antigène O est un polymère d’unités O qui sont des chainons composés de 3 à 8 monosaccharides. C’est donc l’intensité de la polymérisation, ainsi que la nature des oses constituant l’unité O qui sont responsables de la grande variabilité de ce constituant du LPS, et confèrent la spécificité antigénique. Par exemple, on dénombre plus de 170 sérogroupes O pour E. coli.
La libération de LPS dans l’organisme déclenche la production de cytokines proinflammatoires principalement par les monocytes et les macrophages (Persson et al, 2003).
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie 1 : Etude bibliographique
1. Description épidémio-clinique des mammites à Escherichia coli
1.1 Définition clinique des mammites à Escherichia coli
1.1.1 Mammite subclinique
1.1.2. Mammite clinique
Signes locaux
Signes systémiques
1.2 Diagnostic de laboratoire
1.3 Classification
2. Epidémiologie
2.1. Epidémiologie descriptive
2.1.1. Incidence et prévalence
2.1.2. Saisonnalité
2.2. Epidémiologie analytique
2.2.1. Facteurs liés à l’agent
2.2.1.1. Etiologie de l’infection
Les adhésines
Les capsules
La membrane cellulaire
Le lipopolysaccharide ou LPS
2.2.1.2. Facteurs de virulence
Échappement aux défenses immunitaires
Sensibilité au sérum
Production d’endotoxines
2.2.2. Facteurs liés à l’hôte
2.2.2.1. Âge
2.2.2.2. Stade de lactation
2.2.2.3. Génétique
2.2.3. Facteurs environnementaux
2.2.3.1. Logement
2.2.3.2. Rationnement
3. Physiopathologie des mammites à Escherichia coli
3.1. Infection et colonisation de la glande mammaire
3.1.1. Passage à travers le sphincter
3.1.3. Adhésion et colonisation
3.1.4. Persistance
3.2. Réponse de l’hôte
3.2.1. Mécanismes physiques de défense
3.2.2. Mécanisme de défense immunitaire
3.2.2.1. Immunité innée
Immunité cellulaire
Détecteurs de MAMPS : TLR et NOD
Les granulocytes neutrophiles (GNN)
Les macrophages
Les cellules Natural Killer (NK)
Les cellules épithéliales
Immunité humorale
Les peptides antimicrobiens (AMPs)
La lactoferrine
La transferrine
Les défensines
Les cathélicidines
Le système du complément
Les anticorps naturels
Les protéines de la phase aiguë
Les composants chimiques
3.2.2.2. Immunité acquise
Les lymphocytes
Les lymphocytes T
Les lymphocytes B et les immunoglobulines
Le rôle des cytokines
Les interleukines (IL)
Les interférons ( IFN)
Les TNF (tumor necrosis factor)
3.2.2.3. Lien entre LPS, TLR et NO
3.2.2.4. La perméabilité de la mamelle
4. Traitement et mesures préventives
4.1. Traitement curatif
4.1.1. Traitement antibiotique
4.1.1.1. Principes généraux
4.1.1.2. Applications
4.1.2. Résistance aux antibiotiques
4.1.3. Traitement complémentaire
4.1.4. Prévention et mesures d’hygiène
4.2. Traitement préventif des infections de la période sèche
4.3. Vaccination
4.3.1. Moyens, vaccins disponibles
4.3.2. Résultats attendus
Partie 2 : Etude expérimentale
1. Matériels et méthodes
1.1. Lieu de l’expérience
1.2. Les animaux
Synchronisation des chaleurs
Critères d’éligibilité pour l’infection mammaire
Répartition des vaches
1.3. L’immunisation
1.4. Epreuve bactérienne
1.5. Score et examen clinique
Etat général
Mamelle et lait
1.6. Prélèvement d’échantillons
Lait
Sang
1.7. Production de lait, comptage des cellules somatiques
1.8. Comptage bactérien et durée de l’infection mammaire
1.9. Analyse statistique
2. Résultats
2.1. Signes cliniques systémiques et température ruminale
2.2. Signes locaux et production laitière
2.3. Concentration bactérienne et durée de l’infection
2.4. Concentration des cellules somatiques, CCS et caractérisation des types cellulaires dans le lait
2.5. Leucocytes sanguins
2.6. Protéines de la phase aiguë
Partie 3 : Discussion
1. Signes cliniques et production laitière
2. Clairance bactérienne et durée de l’infection
3. CCS, lymphocytes et neutrophiles dans le lait
3.1. La vaccination et la réponse anticorps
3.2. La vaccination et la mise en place d’une réponse cellulaire
4. Protéines de la phase aiguë
5. Choix de la voie d’administration
6. Choix du calendrier vaccinal
7. Choix des primipares
8. Choix de la souche utilisée lors de l’inoculation intra-mammaire
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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