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A prebiotic, Celmanax™, decreases Escherichia coli O157:H7 colonization of bovine cells and feed-associated cytotoxicity in vitro.

Baines, D.D.S., Erb, S.L., Sumarah, M.W., Lowe, R.M.S., Turkington, T.K., Sabau, E., Kuldau, G., Juba, J., Masson, L., Mazza, A., Roberts, R. (2011). « A prebiotic, Celmanax™, decreases Escherichia coli O157:H7 colonization of bovine cells and feed-associated cytotoxicity in vitro. », BMC Research Notes, 4:110. doi : 10.1186/1756-0500-4-110  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Escherichia coli O157:H7 est le sérovar le plus courant des bactéries E. coli entérohémorragiques associées à de graves éclosions de maladies chez l’humain. Les bovins sont le principal réservoir d’E.coli O157:H7 et certains des bovins de boucherie qui excrètent la bactérie de façon incessante finissent par développer une entérite hémorragique. Chez les autres, on ne connaît pas très bien l’incidence de cette bactérie pathogène sur la santé des animaux. L’étiologie du syndrome hémorragique intestinal (SHI) est nébuleuse, mais les signes pathologiques ressemblent à ceux décrits chez les bovins de boucherie chez lesquels on inocule la bactérie E. coli O157:H7, ce qui semble indiquer qu’E. coli O157:H7 jouerait un rôle dans la maladie. Il n’existe pas de traitement efficace pour soigner le SHI, mais de nouvelles approches de gestion des pathogènes chez les animaux d’élevage à l’aide de prébiotiques et de probiotiques deviennent de plus en plus populaires. Notre étude visait premièrement à caractériser les pathogènes colonisant le jéjunum hémorragique des bovins laitiers durant une éclosion naturelle de SHI. Deuxièmement, nous voulions confirmer le lien entre la présence de champignons mycotoxinogènes dans les aliments distribués aux animaux et le développement du SHI, et voir si les mycotoxines produites par ces champignons se trouvaient bel et bien dans les aliments. Troisièmement, nous avons voulu déterminer l’effet du prébiotique Celmanax, ou du probiotique en pâte Dairyman's Choice™, sur la cytotoxicité in vitro des extraits d’aliments. Quatrièmement, nous voulions déterminer l’effet d’un probiotique ou d’un prébiotique sur la colonisation in vitro d’explants de muqueuses et de cultures de cellules du côlon de bovins par E. coli O157:H7. L’objectif final de l’étude était de déterminer si l’ajout de prébiotiques ou de probiotiques à la ration des animaux permettait d’atténuer les symptômes précédant les pertes associées au SHI et le développement de nouveaux cas de SHI. Constatations Les bovins laitiers ont développé un SHI après avoir consommé des aliments contenant plusieurs types de champignons mycotoxinogènes, dont les suivants : Fusarium culmorum, F. poae, F. verticillioides, F. sporotrichioides, Aspergillusflavus, Penicillium roqueforti, P. crustosum, P. paneum et P. citrinum. Nous avons constaté que différentes bactéries Escherichia coli productrices de shigatoxines (STEC) colonisaient la muqueuse des tissus hémorragiques des bovins, et aucun autre pathogène n’a été identifié. Les STEC présentes produisaient les toxines Stx1 et Stx2, et celles-ci étaient présentes dans les caillots qui bloquaient le jéjunum. L’analyse du maïs a permis de confirmer la présence des mycotoxines suivantes : fumonisine, NIV, ZEAR, DON, 15‑ADON, 3‑ADON, NEO, DAS, HT‑2 et T‑2. Les extraits d’aliments qui contenaient des mycotoxines se sont révélés toxiques pour les entérocytes, mais l’ajout du prébiotique Celmanax à 0,1% a permis d’éliminer la cytotoxicité in vitro. Le probiotique en pâte Dairyman's Choice™ n’a pas eu d’effet sur l’activité in vitro des extraits d’aliments. Par ailleurs, la fumonisine, la T-2, la ZEAR et le DON étaient toxiques pour cellules bovines, et l’ajout de Celmanax à 0,1 % a permis d’éliminer cette toxicité in vitro. Le Celmanax™ a également permis de réduire directement la colonisation par E. coli O157:H7 dans les explants muqueux ainsi que dans une lignée de cellules du côlon de manière proportionnelle à la dose. Le probiotique en pâte Dairyman's Choice™ n’a pas eu d’effet sur la colonisation in vitro par E. coli O157:H7. L’ajout à la ration du prébiotique et du probiotique était associé à une réduction des symptômes et des cas de maladie. Conclusion Notre étude confirme la corrélation entre la présence de champignons mycotoxinogènes dans les aliments et le développement du SHI chez les bovins. Cette corrélation s’étend également à la présence de mycotoxines dans les aliments du bétail ainsi qu’aux différentes STEC qui colonisent les tissus fortement touchés par des hémorragies. Il y aurait lieu de pousser l’étude du rôle des différentes STEC dans le processus d’infection. Le prébiotique Celmanax™ a empêché les STEC de se fixer à la muqueuse intestinale et de la coloniser, et il s’est lié aux mycotoxines in vitro. D’autres études pourraient permettre de déterminer l’étendue du rôle de ce prébiotique dans l’atténuation de la maladie.

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