Prévalence d’Escherichia coli Multirésistants Isolés de sources d’eau potable

Résumé

La lutte contre les maladies infectieuses est gravement menacée par l’augmentation du nombre de microorganismes résistants aux agents antimicrobiens. En effet, les infections causées par des microorganismes résistants ne répondent souvent pas au traitement conventionnel, ce qui entraîne une maladie prolongée et un risque accru de décès. Des bactéries résistantes aux antimicrobiens sont également présentes dans diverses sources d’eau. Cette étude a donc cherché à documenter la qualité microbiologique et les antibiogrammes d’isolats bactériens (souches d’E. coli) provenant de six sources d’eau différentes afin de déterminer leur innocuité pour la consommation humaine et de fournir des données antibiotiques à jour pour un traitement pragmatique des patients. L’isolement et l’identification des bactéries ont été effectués à l’aide de méthodes API et conventionnelles. Des tests de sensibilité aux antibiotiques ont été effectués selon la méthode Kirby–Bauer. Les résultats obtenus indiquent que toutes les sources d’eau testées étaient de mauvaise qualité. Les bactéries isolées comprenaient E. coli, Enterobacter spp., Klebsiella spp., Salmonella typhi, Streptococcus spp., Proteus vulgaris, Vibrio cholera, Shigella spp., Pseudomonas aeruginosa, and Enterococcus faecalis. The prevalence of multidrug-resistant E. coli was 49.48%. E. coli isolates showed high resistance patterns to the tested antibiotics. They were most resistant to penicillin (32.99%), cefuroxime (28.87%), erythromycin (23.71%), and tetracycline (21.45%). In contrast, they were susceptible to nitrofurantoin (93.8%), cefotaxime and amikacin (91.75%), gentamicin (90.7%), nalidixic acid (89.65%), ciprofloxacin (74.2%), chloramphenicol (69.07%), l’acide pipémidique (65,97%) et le céfuroxime (52,58%). Soixante-trois pour cent (63%) des souches d’E. coli multirésistantes ont enregistré une valeur d’indice de résistance aux antibiotiques multiples (MAR) > 0,2. Les antibiotiques sensibles, en particulier la nitrofurantoïne, sont donc recommandés dans le traitement pratique des maladies bactériennes d’origine hydrique.

1. Introduction

Les antibiotiques sont sans doute la forme de chimiothérapie la plus efficace développée au 20e siècle et sauvent chaque jour d’innombrables vies humaines. L’émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques limite l’utilisation clinique des antibiotiques et, à mesure que les bactéries résistantes deviennent plus répandues, on craint de plus en plus que les antibiotiques existants deviennent inefficaces contre ces agents pathogènes et plus coûteux.

Des gènes résistants aux antibiotiques conférant une résistance à une grande variété d’antibiotiques ont été identifiés dans un large éventail d’environnements aquatiques, y compris l’eau potable dans les pays développés et en développement. Le principal risque pour la santé publique est que les gènes de résistance soient transférés des bactéries environnementales aux agents pathogènes humains. Le potentiel de l’eau potable pour transporter des agents pathogènes microbiens vers un plus grand nombre de personnes, provoquant des maladies ultérieures, est bien documenté dans les pays à tous les niveaux de développement économique. En outre, la disponibilité d’eau potable est un élément indispensable pour prévenir les épidémies et améliorer la qualité de vie. Selon l’Organisation mondiale de la santé, 80% de toutes les maladies sont attribuées à l’eau insalubre. Les pays en développement, en particulier, sont en proie à des maladies liées à l’eau telles que la diarrhée, qui représentent 10% de la charge de morbidité dans ces pays.

Escherichia coli est un membre des coliformes fécaux qui contaminent l’eau potable des déchets fécaux humains et animaux. E. coli est le principal indicateur de contamination fécale dans la surveillance de la qualité de l’eau depuis de nombreuses décennies. Pendant les pluies, ces coliformes peuvent être lavés dans les ruisseaux, les rivières, les ruisseaux, les lacs ou les eaux souterraines. L’eau potable non traitée provenant de ces sources contient des coliformes, dont E. coli.

E. il a également été démontré que coli constitue un réservoir important de gènes codant pour la résistance aux médicaments antimicrobiens et constitue donc un indicateur utile de la résistance dans les communautés bactériennes. Bien qu’il existe plusieurs études évaluant la multirésistance aux médicaments (MDR) dans les populations d’E. coli d’origine animale, peu de travail a été fait sur l’écologie de la MDR. La propagation du MDR dans des environnements où les antibiotiques ne sont pas utilisés est une possibilité qui n’a pas encore été bien étudiée, bien qu’il ait été postulé que l’eau pourrait disséminer la résistance aux antimicrobiens. Les objectifs de cette étude sont de déterminer le profil de sensibilité aux antibiotiques et l’indice de résistance aux antibiotiques multiples des souches d’E. coli isolées de six sources d’eau potable lors d’un suivi bactériologique sur une année.

2. Matériaux et méthodes

2.1. Sites de prélèvement d’échantillons

Après plusieurs visites préliminaires dans diverses communautés des districts, 57 sites d’échantillonnage comprenant six sources d’eau différentes comprenant des barrages, des forages, des sources de cours d’eau, des rivières, des canaux et des puits creusés à la main dans 27 communautés ont été sélectionnés. Des échantillons ont été prélevés à des endroits représentatifs des sources d’eau et / ou des réseaux de distribution à partir desquels l’eau est acheminée aux habitants et / ou aux points d’utilisation en fonction principalement de facteurs tels que la population et l’étendue de l’utilisation ou le niveau de fréquentation de l’eau provenant de ces sources. La plupart des communautés sont dominées par des agriculteurs. Chaque communauté choisie avait au moins un forage ou un ruisseau comme principales sources d’eau pour les habitants.

2.2. Détails de l’observation du site

Avant l’échantillonnage de l’eau, des observations importantes ont été faites autour des sites d’échantillonnage. Ces observations comprenaient les conditions sanitaires ainsi que les sources possibles de contamination, qui pourraient influencer la qualité de l’eau des sources échantillonnées.

Des enregistrements sur le terrain pour les facteurs environnementaux suivants ont également été enregistrés: clarté / turbidité de l’eau (clarté visuelle dans l’eau, c.-à-d. feuilles, débris et algues), conditions météorologiques (température, vent et précipitations), présence d’animaux (oiseaux / canards) et autres commentaires (p. ex. problèmes de système, c.-à-d. équipement de désinfection / filtration et accidents fécaux).

2.3. Taille de l’échantillon et fréquence d’échantillonnage

Un total de cent vingt-deux échantillons d’eau ont été prélevés pour évaluation entre juin 2011 et mai 2012. La période de collecte des échantillons s’est étalée sur les deux saisons au Ghana, c’est-à-dire les saisons sèche et pluvieuse. Toutes les procédures d’échantillonnage et de conservation de l’eau ont été effectuées conformément aux méthodes standard d’examen de l’eau et des eaux usées et aux recommandations de l’OMS pour la qualité de l’eau potable. L’échantillonnage pour l’analyse bactériologique a été effectué de manière aseptique avec soin, garantissant ainsi l’absence de contamination externe des échantillons. Tous les échantillons ont été transportés au laboratoire dans les 2 heures.

2.4. Isolement et identification des bactéries

Tous les organismes à Gram positif ont été identifiés par des méthodes conventionnelles telles que la coloration à Gram, la catalase positive, la coagulase tubulaire, le test des désoxyribonucléases (DNase), etc., tandis qu’un kit API 20E a été utilisé pour identifier l’organisme à Gram négatif. La souche 25922 d’E. coli a été utilisée comme témoin positif pour les isolats d’E. coli.

2.5. Test de sensibilité antibactérienne d’E. coli

Chacun des isolats (E. coli) a été soumis à des tests de sensibilité aux antibiotiques en utilisant la méthode Kirby–Bauer qui a été normalisée et évaluée par les méthodes du Comité National des normes de laboratoire clinique. Les isolats cultivés pendant une nuit sur gélose nutritive ont été mis en suspension dans une solution saline normale stérile (NaCl à 0,9 % p/v) à l’aide d’une boucle de fil stérile jusqu’à ce que la turbidité soit équivalente à 0,5 Mcfarland. Des cotons-tiges stériles non toxiques trempés dans les inocules normalisées ont été utilisés pour rayer toute la surface des plaques de gélose Mueller–Hinton. Le E. les isolats de coli ont ensuite été testés contre quatorze antibiotiques comme suit: ampicilline (10 µg), acide pipémidique (20 ug), chloramphénicol (30 µg), ciprofloxacine (5 µg), co-trimoxazole (25 µg), érythromycine (15 µg), nitrofurantoïne (300 µg), pénicilline (10 UI), céfuroxime (30 µg), céfotaxime (30 µg), acide nalidixique (30 µg), amikacine (30 µg), tétracycline (30 µg) et gentamicine (10 µg). Les disques d’antibiotiques ont été placés de manière aseptique à l’aide de pinces stériles et toutes les plaques ont été incubées (Gallenkamp England, modèle IH-150) à 37 °C pendant 24 heures. Les résultats ont été interprétés à l’aide de NCCL.

3. Résultats

Les résultats du tableau 1 montrent qu’un total de cinq cent vingt isolats bactériens (520) ont été obtenus au cours de la période d’étude. Un nombre important d’isolats (305) représentant 58,65% du total ont été obtenus pendant la saison sèche, contre (205) représentant 41,35% pendant la saison des pluies.

L’organisme le plus fréquemment présent dans les échantillons d’eau était Klebsiella spp. (104), représentant 20% du nombre total d’isolats obtenus. Le plus grand nombre de Klebsiella spp. (18) a été isolé des sources d’eau des cours d’eau pendant la saison sèche et le plus bas (1) des rivières pendant la saison des pluies. L’organisme suivant le plus présent était E. coli (97), représentant 18,7 % du total des isolats bactériens. Viennent ensuite Pseudomonas aeruginosa (15,61%), Enterobacter spp. (15,4%), Proteus vulgaris (13,1%) et Enterococcus faecali (9,2%). Les organismes les moins isolés étaient Vibrio cholerae (1,2 %) et Shigella spp. (1.2%). Vibrio cholerae a été isolé dans quatre sources d’eau, à savoir les ruisseaux, les forages, les puits creusés à la main et les sources d’eau de barrage, tandis que Shigella spp. a été isolé dans 3: sources d’eau de ruisseau, de forage et de barrage.

Au total, cent vingt-deux échantillons d’eau ont été prélevés pour l’analyse bactériologique. Les résultats du tableau 2 montrent que quatre-vingt-dix-sept souches d’E. coli ont été isolées pendant la période de l’étude. Cinquante-huit souches représentant 59,79% ont été isolées pendant la saison sèche contre trente-neuf représentant 40,21% pendant la saison des pluies. Le plus grand nombre de souches isolées d’une seule source d’eau provenait de barrages (28), soit 29 %. Viennent ensuite les sources d’eau des cours d’eau (26), soit 27 %, les puits creusés à la main (24), soit 25 %, et les sources d’eau de forage (11), soit 11 %. Les sources d’eau de rivière ont produit le moins de souches isolées (2) représentant 2%, puis les sources d’eau de canal (6) représentant 6%. Les isolats les plus élevés pendant la saison des pluies ont été obtenus à partir de barrages (12), suivis de sources d’eau de cours d’eau (10) et de puits creusés à la main (10). Le plus grand nombre d’isolats pendant la saison sèche a été obtenu dans les barrages (16), suivis des sources d’eau des cours d’eau (17). Le plus petit nombre d’isolats pendant la saison des pluies a été obtenu à partir de canaux (3) suivis de sources d’eau de forage (4). Aucune souche d’E. coli n’a été isolée des sources d’eau de rivière. Le plus petit nombre d’isolats pendant la saison sèche a été obtenu dans les rivières (2), suivies des sources d’eau des canaux (3).

Results from Table 3 reveal the antibiotic susceptibility profile of the E. coli strains. Toutes les souches ont été testées contre 14 antibiotiques différents, en utilisant la diffusion de disques de Kirby–Bauer, normalisées et évaluées par les méthodes du Comité National des Normes de Laboratoire Clinique. Le tableau 3 montre que les souches d’E. coli étaient les plus résistantes à la pénicilline (32) représentant 32,99 %, suivies du céfuroxime (28) représentant 28 %, de l’érythromycine (23) représentant 23,71 %, de la tétracycline (21) représentant 21,45 %, du chloramphénicol (18) représentant 18,65 %, de l’acide pipémidique (13) représentant 13,40 % et de l’ampicilline (11) représentant 11,32 %. Sept des quatorze antibiotiques comportaient au moins dix isolats présentant une résistance. Quatre isolats représentant 4,12% étaient résistants à chacun des antibiotiques suivants : le céfotaxime, l’acide nalidixique et la nitrofurantoïne. Viennent ensuite la gentamicine (5) représentant 5,15 %, l’amikacine (7) représentant 7,2 %, la ciprofloxacine (8) représentant 8,5 % et enfin le co-trimoxazole (8) représentant 8,5 %. Le tableau 3 montre que les souches d’E. coli étaient les plus sensibles/sensibles à la nitrofurantoïne (91) représentant 93,8 %, suivie du céfotaxime et de l’amikacine (89) représentant 91.75%, la gentamicine (88) représentant 90,7%, l’acide nalidixique (87) représentant 89,65%, la ciprofloxacine (72) représentant 74,2%, le chloramphénicol (67) représentant 69,07%, l’acide pipémidique (64) représentant 65,97% et le céfuroxime (CXM) (51) représentant 52,58 %. Quatre des quatorze antibiotiques comportaient au moins cinquante isolats présentant une résistance. Il s’agissait de pénicilline (14), de tétracycline (29), d’ampicilline (45) et d’érythromycine (50).

Analysis of multiple drug resistance of E. les isolats de coli provenant des sources d’eau révèlent que quarante-huit isolats représentant un pourcentage élevé (49,48%) des isolats d’E. coli présentaient une résistance à deux antibiotiques ou plus, donc classés comme multirésistance aux médicaments. Cela crée un énorme problème de santé publique.

4. Discussion

La présence d’E. coli dans les différentes sources d’eau peut entraîner des risques pour la santé tels que les maladies diarrhéiques qui sont responsables d’un degré substantiel de morbidité et de mortalité chez les adultes et les enfants. Le contrôle de la diarrhée peut nécessiter l’administration d’antibiotiques. Néanmoins, plusieurs souches d’E. coli sont connues pour être résistantes à un large éventail d’antibiotiques. Les résistances aux antibiotiques multiples désignent la résistance à deux classes ou plus d’antibiotiques. Les multiples résistances aux antibiotiques d’E. coli établies dans cette étude concordent avec d’autres résultats. Souches d’E. coli et de Salmonella spp. a été responsable de plusieurs épidémies aux États-Unis et dans le monde entier, en partie en raison de la résistance au chloramphénicol, à l’ampicilline et au triméthoprime.

La fréquence de résistance à la pénicilline dans la présente étude était élevée parmi les isolats par rapport à la résistance au chloramphénicol et à l’ampicilline observée dans les isolats obtenus à partir des différentes sources d’eau. Cela peut être dû à l’utilisation généralisée d’antibiotiques peu coûteux dans la communauté ghanéenne ou peut être dû à la production d’enzymes bêta-lactamases. La résistance d’E. coli à l’ampicilline a été observée par Çelebi et. Al. , Olowe et coll. , et Yurdakoek et coll. . La résistance émergente au co-trimoxazole et à la ciprofloxacine des sites en aval est très préoccupante, car ce sont les médicaments préférés de nombreuses bactéries à Gram négatif. Le mécanisme de résistance le plus courant au co-trimoxazole est l’acquisition d’enzymes variant diaminopyrimidine folate réductase médiées par des plasmides. La faible résistance à l’amikacine et à la gentamycine pourrait être due à la moindre utilisation de ces antibiotiques en pratique clinique et / ou en médecine vétérinaire. La tendance à la hausse de la résistance dans tous les isolats (coliformes totaux et fécaux) de l’amont vers l’aval confirme le fait que les antibiotiques éliminés peuvent avoir été lavés dans les sources d’eau et accumulés en aval, en particulier pendant la saison des pluies, ce qui explique la résistance élevée.

Les différences de profils de résistance dans cette étude environnementale reflètent clairement les différences de pression de la procédure de sélection dans les sites / zones étudiés. Le niveau plus élevé de résistance aux antibiotiques chez les coliformes des sites intermédiaires et en aval des communautés ghanéennes est inquiétant, car la plupart des habitants prennent un bain, lavent leurs vêtements et jettent même les eaux usées humaines dans les sources d’eau situées au milieu et en aval des sites intermédiaires et en aval, tandis que certains occupants et non-occupants utilisent ces sources d’eau pour boire et / ou à des fins domestiques. À Mangalore, il est rapporté que des eaux usées domestiques non traitées ou partiellement traitées sont rejetées dans des estuaires ouverts, ce qui explique le niveau élevé de résistance aux antibiotiques.

La multirésistance est définie comme la résistance à tous les antibiotiques testés dans au moins deux des trois classes suivantes: les lactames, les aminoglycosides et les quinolones. Les caractères de multirésistance (MDR) des isolats ont été identifiés en observant le profil de résistance des isolats aux antibiotiques. L’indice MAR d’un isolat est défini comme a /b, où a représente le nombre d’antibiotiques auxquels l’isolat était résistant et b représente le nombre d’antibiotiques auxquels l’isolat a été soumis. L’analyse de l’indice MAR révèle que trente des souches d’E. coli multirésistantes avaient une valeur d’indice MAR très élevée (> 0,2). L’indice MAR élevé enregistré dans cette étude est lié au fait que les sources d’eau peuvent avoir été fortement contaminées par des antibiotiques en raison de l’utilisation élevée de ces produits chimiques dans les zones environnantes des différentes sources d’eau. Ceci est conforme à Tambekar et al.rapport qui indique que les bactéries provenant d’un environnement où plusieurs antibiotiques sont utilisés produisent généralement un indice MAR supérieur à 0,2. Indexation MAR inférieure à 0.2 déterminé dans cette étude était en fait inférieur à la valeur illogique de la contamination à risque. Cependant, les échantillons ayant donné une indexation MAR supérieure à 0,2 indiquaient un risque élevé de contamination. La différence d’indexation des MAR dans les différentes sources d’eau indique l’impact de l’urbanisation sur les niveaux de résistance aux antibiotiques.

La qualité microbiologique des différentes sources d’eau analysées était faible car diverses souches bactériennes ont été isolées avec des fréquences différentes. Dans une plus grande mesure, des différences de fréquences de résistance aux antibiotiques ont été détectées chez E. souches de coli provenant de différentes sources d’eau, de sorte que certaines souches d’E. coli étaient très résistantes au céfotaxime, à l’acide nalidixique, à la nitrofurantoïne, à la gentamicine, à l’amikacine, à la ciprofloxacine et au co-trimoxazole. Les différences entre les souches d’antibiotiques des différentes sources d’eau pourraient refléter l’utilisation spécifique d’antibiotiques autour de la source spécifiée. La prévalence élevée de la résistance à la pénicilline et au chloramphénicol enregistrée pose un grave problème de santé publique, car ces antibiotiques ont moins de chances de guérir les patients infectés qui utilisent les sources d’eau étudiées comme eau potable ou à des fins domestiques. En effet, la prévalence croissante de la résistance dans les isolats, en particulier d’origine humaine, peut avoir une implication thérapeutique importante qui appelle à la prudence dans l’utilisation aveugle d’antibiotiques sur l’homme. Cependant, presque toutes les souches d’E. coli 97 étaient sensibles à certains antibiotiques, à savoir la nitrofurantoïne (93.8%), suivis du céfotaxime et de l’amikacine (91,75%), de la gentamicine (90,7%), de l’acide nalidixique (89,65%), de la ciprofloxacine (74,2%), du chloramphénicol (69,07%), de l’acide pipémidique (65,97%) et enfin du céfuroxime (52,58%).

Des valeurs d’indice MAR élevées et faibles ont été enregistrées dans l’étude, ce qui indique le niveau de risque de contamination des sources d’eau échantillonnées, ce qui appelle des politiques plus restrictives sur l’élimination des égouts humains / animaux et les bains / lavages dans ou à proximité des plans d’eau. Enfin, la surveillance périodique de la sensibilité aux antibiotiques des sources d’eau est importante pour détecter tout changement qui pourrait survenir à l’avenir afin de suivre le rythme de ces changements pour une meilleure formulation et mise en œuvre de mesures ou de politiques curatives.

Disponibilité des données

Les données utilisées pour étayer les résultats de cette étude sont disponibles auprès de l’auteur correspondant sur demande.

Conflits d’intérêts

Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêts.

Remerciements

Les auteurs remercient sincèrement le personnel du département de microbiologie du Noguchi Memorial Institute for Medical Research de l’Université du Ghana pour leur aide lors de l’analyse en laboratoire de nos travaux. Les auteurs ont également tenu à souligner les énormes ressources obtenues de la thèse « Sensibilité aux rayonnements et caractérisation moléculaire d’Escherichia coli multirésistante à l’eau » pour ce travail.