Une étude génomique à l'échelle nationale montre que si Salmonella Dublin a l'air génétiquement uniforme, il cache des traits de résistance puissants qui menacent le bétail, les gens et l'approvisionnement alimentaire.
Étude: Évolution génomique de Salmonella Dublin chez les bovins et les humains aux États-Unis. Crédit d'image: Parilov / Shutterstock.com
L'agent pathogène d'origine alimentaire Salmonelle Dublin montre une résistance antimicrobienne croissante (AMR). Il se propage également dans la chaîne alimentaire américaine, compromettant la sécurité alimentaire et menaçant la sécurité alimentaire. Un article récent publié dans Microbiologie appliquée et environnementale a exploré les données de biosurveillance pour S. Dublin Pour comprendre comment cela change dans divers hôtes humains et non humains.
Sommaire
Introduction
S. Dublin est un microbe zoonotique qui s'est bien adapté aux bovins. Il contamine la chaîne alimentaire humaine et peut provoquer une maladie grave chez les bovins et les animaux. Son nom scientifique est Salmonella enterica subsp. entéria Serovar Dublin (S. Dublin). Il s'agit de la souche la plus courante obtenue à partir des soumissions de cas de bovins cliniques, et le deuxième plus commun des soumissions de bovins non cliniques, plutôt que toutes les infections cliniques.
S. Dublin contamine d'autres bovins ou humains principalement par voie féco-orale mais peut également être transporté par la salive ou le lait. Les veaux infectés deviennent gravement malades. Une proportion élevée développe une septicémie et des maladies respiratoires, entraînant la mort. Les survivants peuvent devenir des porteurs en bonne santé et perdre le microbe à intervalles plus tard dans la vie.
Les bovins matures développent une gastro-entérite après une infection, diminuant la production de lactation lactationnelle. Encore une fois, ils deviennent souvent des porteurs en bonne santé, les taux de perte variant avec les facteurs physiologiques, environnementaux et liés à la maladie. Leurs mollets sont plus susceptibles d'être infectés et de développer une septicémie.
Les États-Unis sont le plus grand producteur de boeuf au monde et parmi les trois premiers pour les principaux produits laitiers. AinsiS. Dublin a un impact documenté sur la production de produits laitiers et de bœuf.
Le lait cru, les fromages mous et le bœuf contaminé sont les principales sources d'origine alimentaire S. Les épidémies de Dublin et le contact avec des bovins infectés. Il constitue un risque professionnel pour les vétérinaires et les travailleurs du bétail. Les humains souffrent plus gravement et nécessitent l'hospitalisation plus souvent avec S. Infection à Dublin que d'autres sérovars, et il est plus susceptible de provoquer des maladies nécessitant une hospitalisation.
La résistance aux antimicrobiens (AMR) et la résistance multi-médicaments (MDR) améliorent la gravité de S. Les infections à Dublin, conférant une résistance aux fluoroquinolones comme la ciprofloxacine ou les céphalosporines comme la ceftriaxone. Le système national de surveillance de la résistance aux antimicrobiens (NARMS) surveille la AMR dans cette agence pathogène et dans d'autres agents pathogènes pour infecter les humains aux États-Unis, en particulier en utilisant des techniques de séquence de génome entier (WGS).
Cela a produit une grande quantité de données accessibles au public, qui ont fourni des informations sur la prévalence ou la montée en puissance de la RAM par les espèces, les régions ou les périodes, individuellement ou en combinaison. La présente étude s'est concentrée sur S. Dublin AMR et virulence à l'aide de données génomiques publiques dans le cadre de la santé.
À propos de l'étude
L'étude comprenait des données sur 2 150 souches de S. Dublin a recueilli dans diverses parties des États-Unis entre 2002 et 2023. Environ 580 provenaient de bovins infectés, 664 chez des humains infectés, mais la plupart provenant de sources environnementales. Les chercheurs ont ensuite analysé les génomes, en particulier les plasmides, les facteurs de virulence et les gènes AMR. Ils ont évalué les relations phylogénétiques en utilisant des différences de polymorphisme (SNP) (SNP) pour comparer les génomes.
Résultats de l'étude
Des échantillons bovins, humains et environnementaux présentaient des caractéristiques distinctives, affichant des variations du potentiel AMR et de la constitution génomique. Il y avait 116 gènes qui déterminaient divers aspects de la virulence bactérienne. La plupart de ces gènes (99) étaient présents dans 99% ou plus de souches.
Des gènes de résistance aux antibiotiques étaient présents dans 1-10 par souche, sur 49 gènes uniques identifiés. La plupart conféraient une résistance à des médicaments spécifiques, quelques-uns à des métaux comme le cuivre ou l'or et deux aux biocides. Deux gènes étaient communs à presque toutes les souches.
Prévalence AMR
Fait intéressant, contrairement à l'image mondiale, S. Dublin montre un potentiel AMR plus élevé aux États-Unis, en particulier dans les échantillons bovins prélevés à partir de bovins infectés cliniquement.
S. Les souches de Dublin à partir de bovins infectés ouvertement avaient la prévalence la plus élevée de gènes AMR spécifiques à divers médicaments. Cela comprend la résistance à une classe critique de céphalosporine utilisée pour traiter les maladies invasives et graves chez les enfants et les veaux. Ces échantillons ont également montré une résistance au florfénicol, qui est utilisé pour traiter la pneumonie du mollet.
La résistance à la quinolone était la plus répandue dans les souches environnementales, probablement liées à la contamination de la chaîne d'approvisionnement alimentaire et aux pressions sélectives indirectes, mais pas directement attribuées à la consommation de drogues humaines adultes.
Résistance multidrogue
Les souches des bovins infectées avaient également les niveaux les plus élevés de plasmide de résistance multidrogue inca / c2, et la diversité la plus importante de gènes. Le coût de la forme physique de l'acquisition de mutations ponctuelles AMR est inférieure à celle des plasmides. De plus, l'acquisition du plasmide oblige une exposition à divers environnements de hardonnerie des plasmides et de communautés microbiennes. Ainsi, une exposition environnementale moins diversifiée pourrait expliquer ces différences entre les sources bovines et autres.
Stabilité génomique
Ceci est soutenu par des sources environnementales ayant une proportion plus élevée de gènes centraux et moins de gènes accessoires (coquille et nuage) que les souches cliniques. Les souches environnementales, humaines et bovines avaient des caractéristiques distinctives, telles qu'une proportion élevée de gènes centraux pour l'environnement vs la moins proportion pour les souches bovines. L'inverse était vrai pour les gènes des nuages et des coquilles. La plupart des gènes fonctionnels ont été partagés sur toutes les souches, quelle que soit la source.
Cela suggère que les souches cliniques de maladie sont plus adaptables. Ils traversent les barrières environnementales et hôtes, font face à des défenses immunitaires et doivent intégrer dans différentes communautés microbiennes.
À l'inverse, les souches environnementales moins adaptables de bovins apparemment sains peuvent plus facilement contaminer les chaînes d'approvisionnement alimentaire post-récolte. La chaîne d'approvisionnement alimentaire est également un environnement plus étroitement contrôlé, réduisant le besoin d'adaptation microbienne.
Les souches humaines couvrent le point médian entre les souches cliniques bovines et environnementales, représentant peut-être un mélange. Cela pourrait indiquer une adaptation adéquate de S. dublin pour provoquer une maladie humaine invasive après une transmission non humaine. Alternativement, ils pourraient représenter les souches plus susceptibles de provoquer une maladie symptomatique, car d'autres peuvent avoir échappé à la reconnaissance.
Ressemblance phylogénétique
Étonnamment, 72% des souches ressemblaient étroitement à une ou plusieurs autres souches avec moins de 20 différences de SNP, quelle que soit la source, la période ou l'emplacement géographique. L'arbre phylogénétique a montré que la plupart étaient sur le même tronc.
Ainsi, le microbe présente une similitude génomique inter-réserve croisée élevée, mais l'étude n'établit pas de transmission directe directionnelle entre les humains, les bovins et les réservoirs environnementaux. Le résultat est la répartition généralisée de S. Dublin sur les États-Unis à travers des souches étroitement liées sur une vaste zone et sur une longue période.
Ce « souligne l'importance de considérer la source de déformation lors de l'évaluation et de la surveillance de la résistance aux antimicrobiens. » L'étude met également en évidence la nécessité d'améliorer les bases de données accessibles au public pour une meilleure analyse phylogénétique et fonctionnelle.
Conclusions
« Nos analyses de Salmonella Dublin révèlent un degré frappant de similitude génomique entre les souches circulant dans les réservoirs américains de bovins, humains et environnementaux. Cependant, cette homogénéité apparente masque les différences de stabilité génomique et d'éléments de résistance aux antimicrobiens, mettant en évidence des trajectoires évolutives distinctes dans chaque réservoir. «
Les politiques de l'intendance antimicrobienne doivent être appliquées uniformément aux pratiques de santé humaine et animale. Assurer la sécurité alimentaire et la biosécurité restent un domaine important de la santé publique.
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