Antimicrobial resistance patterns and transferable traits in Enterobacteriaceae isolates from poultry in Tlemcen, Algeria

Abstract

Background: Antibiotics are overused in poultry industry, and this has resulted in the emergence of multidrug resistant (MDR) bacteria. The current study is aimed at determining antimicrobial resistance (AMR) patterns of Enterobacteriaceae isolates from poultry in the west of Algeria.
Methodology: Different chicken samples (kidney, bone and intestine) were collected and processed for culture using standard microbiological methods to isolate Enterobacteriaceae. Isolates were identified biochemically using API 20E, while isolated Escherichia coli was typed for O1, O2 and O78 antigens using slide agglutination with specific antisera. All identified isolates were tested against 26 antibiotic disks using the Kirby Bauer disk diffusion method according to the CLSI standards. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of chloramphenicol, tetracycline, nalidixic acid, ofloxacin and ciprofloxacin were determined for selected isolates. Conjugative plasmid transfer, plasmid incompatibility and colicin tests were used to detect transferable resistance traits in 48 selected E. coli isolates.
Results: One hundred and thirty-eight bacteria species were isolated, which included Escherichia coli (n=107), Salmonella spp (n=11), Klebsiella spp (n=8), Enterobacter spp (n=7), Pseudomonas spp (n=3) and Citrobacter spp (n=2). Serotyping identified 24 agglutinable E. coli isolates with O78:K80 (n=11), O1:K1 (n=9) and O2:K1 (n=4). Antibiotic susceptibility showed high frequency of E. coli resistance to nalidixic acid (89.7%), tetracycline (82.2%), streptomycin (82.2%), nitrofurantoin (68.2%), ampicillin (45.8%), ticarcillin (44.9%), piperacillin
(42.1%), and chloramphenicol (15.9%). The percentage of multi-drug resistance isolates (resistance to more than 3 antibiotic classes) was 87.9%. The results of conjugative transfer in 48 E. coli isolates shows that the most important resistance traits transferred by plasmids are ASTeSuTmp (18.5%) and SuTmp (12.3%).
Conclusion: This study confirmed the presence of multiple antibiotic resistant E. coli and other members of family Enterobacteriaceae in poultry in Algeria, and showed that these antibiotic resistance traits are easily disseminated by plasmids, with dire consequences on human health.

Keywords : Poultry, Enterobacteriaceae, antimicrobial resistance, conjugation, plasmid.

French title:  Profils de résistance aux antimicrobiens et caractères transférables des isolats d'entérobactéries provenant de volailles à Tlemcen, Algérie

Contexte: Les antibiotiques sont surutilisés dans l'industrie de la volaille, ce qui a entraîné l'émergence de bactéries multirésistantes (MDR). L'étude actuelle vise à déterminer les profils de résistance aux antimicrobiens (RAM) des isolats d'Enterobacteriaceae provenant de volailles dans l'ouest de l'Algérie. 
Méthodologie: Différents échantillons de poulet (rein, os et intestin) ont été prélevés et traités pour la culture en utilisant des méthodes microbiologiques standard pour isoler les Enterobacteriaceae. Les isolats ont été identifiés biochimiquement en utilisant l'API 20E, tandis que Escherichia coli isolé a été typé pour les antigènes O1, O2 et O78 en utilisant l'agglutination sur lame avec des antisérums spécifiques. Tous les isolats identifiés ont été testés contre 26 disques antibiotiques en utilisant la méthode de diffusion sur disque de Kirby Bauer selon les normes CLSI. Les concentrations minimales inhibitrices (CMI) du chloramphénicol, de la tétracycline,
de l'acide nalidixique, de l'ofloxacine et de la ciprofloxacine ont été déterminées pour certains isolats. Des tests de transfert plasmidique conjugatif, d'incompatibilité plasmidique et de colicine ont été utilisés pour détecter des traits de résistance transférables dans 48 isolats sélectionnés d'E. coli.
Résultats: Cent trente-huit espèces de bactéries ont été isolées, parmi lesquelles Escherichia coli (n=107), Salmonella spp (n=11), Klebsiella spp (n=8), Enterobacter spp (n=7), Pseudomonas spp (n=3) et Citrobacter spp (n=2). Le sérotypage a identifié 24 isolats d'E. coli agglutinables avec O78: K80 (n=11), O1: K1 (n=9) et O2: K1 (n=4). La sensibilité aux antibiotiques a montré une fréquence élevée de résistance d'E. coli à l'acide nalidixique (89,7%), à la tétracycline (82,2%), à la streptomycine (82,2%), à la nitrofurantoïne (68,2%), à
l'ampicilline (45,8%), à la ticarcilline (44,9%), à la pipéracilline (42,1%) et le chloramphénicol (15,9%). Le pourcentage d'isolats de résistance multi-médicaments (résistance à plus de 3 classes d'antibiotiques) était de 87,9%. Les résultats du transfert conjugatif dans 48 isolats d'E. coli montrent que les traits de résistance les plus importants transférés par les plasmides sont ASTeSuTmp (18,5%) et SuTmp (12,3%).
Conclusion: Cette étude a confirmé la présence de multiples E. coli résistants aux antibiotiques et d'autres membres de la famille des Enterobacteriaceae chez les volailles en Algérie et a montré que ces traits de résistance aux antibiotiques sont facilement disséminés par les plasmides, avec des conséquences désastreuses sur la santé humaine.

Mots clés: volaille, entérobactéries, résistance aux antimicrobiens, conjugaison, plasmide.