Activité intracellulaire des antibiotiques

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1 Activité intracellulaire des antibiotiques Pr. M. Maurin DU Thérapeutiques anti-infectieuses CHU de Grenoble, Université Joseph Fourier

2 Vie intracellulaire stricte ou facultative bactéries macrophage adhésion, invasion phagosome phagolysosome lysosomes noyau

3 Vie intracellulaire : cellule cible Intracellulaires stricts hématie Bartonella Intracellulaires facultatifs monocytemacrophage cellule endothéliale cellule épithéliale Coxiella, Ehrlichia Rickettsia Chlamydia Salmonella, Yersinia, Listeria, Legionella, Brucella, Francisella Bartonella

4 Vie intracellulaire : site de multiplication Intracellulaires stricts Intracellulaires facultatifs cytosol Rickettsia Listeria phagosome Chlamydia, Ehrlichia Salmonella, Yersinia, Brucella, Legionella phagolysosome Coxiella Staphylococcus aureus

5 Pharmacocinétique intracellulaire : pénétration intracellulaire des antibiotiques cellule animale (P388D1, J774, ) ou humaine (macrophage, polynucléaire neutrophile, hématie, cellule endothéliale) méthode de séparation sur bicouche lipidique dosage de l'antibiotique intracellulaire : - autoradiographie, fluorescence, chimique (HPLC), - biologique (activité) cinétique de pénétration (C/E)

6 Pharmacocinétique intracellulaire : pénétration intracellulaire des antibiotiques C/E << 1 : bêta-lactamines, glycopeptides, colistine C/E ~ 1 : ceftriaxone, phénicolés, tétracyclines, rifampicine, sulfamides, trimethoprim C/E >> 1 : macrolides vrais, clindamycine, fluoroquinolones, aminosides

7 Pharmacocinétique intracellulaire (C/E) PNH MPH ou MPS * érythromycine josamycine roxithromycine azithromycine 79? clarithromycine 9-12? télithromycine 348? PNH: polynucléaire humain, MPH: macrophage humain, MPS: macrophage de souris

8 Pharmacocinétique intracellulaire (C/E) PNH MPH ou MPS * péfloxacine 4? ofloxacine 6-7? ciprofloxacine * sparfloxacine 8? moxifloxacine 10.9? PNH: polynucléaire humain, MPH: macrophage humain MPS: Macrophages de souris

9 Pharmacocinétique intracellulaire : répartition subcellulaire des antibiotiques méthode de fractionnement cellulaire dosage de l'antibiotique / dosage de marqueurs cellulaires (enzymes) Répartition intracellulaire : cytosol / lysosomes +++

10 Pharmacocinétique intracellulaire : répartition subcellulaire des antibiotiques cytosol lysosomes β-lactamines + glycopeptides + phénicolés, tetracyclines, + (+) rifampicine aminosides +++ macrolides, clindamycine fluoroquinolones ++ ++

11 Pharmacocinétique intracellulaire : concentration intracellulaire macrolides et clindamycine : diffusion facilitée + gradient de ph aminosides : pinocytose + gradient de ph fluoroquinolones : inconnue cellule infectée : propriétés du phagosome???

12 Rôle du ph sur l'activité des antibiotiques ph < 4 ph = 6-7 ph > 7 β-lactamines aminosides phénicolés tétracyclines macrolides rifampicine fluoroquinolones cotrimoxazole glycopeptides

13 Activité intracellulaire des antibiotiques : méthodes d étude modèles cellulaires : unités viables (ufc, ufp) % de cellules infectées dosage de radioactivité ou luminescence PCR en temps réel in vivo : modèles animaux : mortalité, hémocultures, ufc/g de tissu données cliniques :, rechutes

14 Activité intracellulaire des antibiotiques bactériostase infection aiguë et immunité normale ex. rickettsioses du groupe boutonneux ex. légionellose bactéricidie infection aiguë et immunité altérée infection chronique nécessité d éradication +++ ex. endocardite de la fièvre Q ex. Tuberculose

15 Rickettsia spp. Rickettsioses du groupe des fièvres boutonneuses Rickettsioses du groupe du typhus

16 Rickettsia conorii fièvre boutonneuse méditerranéenne Bacille à Gram négatif, intracellulaire strict, du cytosol des cellules endothéliales Zoonose méditerranéenne, de réservoir animal étendu, transmise à l homme par morsure de tique (du chien) (Rhipicephalus sanguineus) fièvre, éruption cutanée, tache noire (escarre)

17 Rickettsia conorii : sensibilité in vitro antibiotiques amoxicilline gentamicine thiamphénicol doxycycline rifampicine cotrimoxazole CMI mg/l en cellule > 128 (sphéroplastes) > 8/2 * Activité clinique rechutes * lyse cellulaire plus rapide in vitro en présence de cotrimoxazole

18 Rickettsia conorii : sensibilité in vitro antibiotiques érythromycine josamycine télithromycine ofloxacine ciprofloxacine CMI mg/l en cellule Activité clinique?

19 Rickettsia conorii : sensibilité in vitro rifampicine

20 Rickettsia conorii fièvre boutonneuse méditerranéenne référence : doxycycline 200mg/j, au moins 48 h après apyrexie alternatives : doxycycline, 100mg x 2 fois, 1 seul jour fluoroquinolone, 7-14 jours Enfant avant 8 ans: doxycycline, 100mg x 2 fois, 1 seul jour josamycine, 15 à 21 jours Femme enceinte: josamycine, jours

21 Coxiella burnetii

22 Bacille à Gram négatif, intracellulaire strict, du phagolysosome des macrophages Coxiella burnetii : fièvre Q Zoonose ubiquiste, de réservoir animal étendu, transmise à l homme au contact des animaux infectés (voie respiratoire) Formes cliniques aiguës ou chroniques (endocardite)

23 Coxiella burnetii : sensibilité in vitro antibiotiques amoxicilline gentamicine thiamphénicol doxycycline rifampicine cotrimoxazole CMI mg/l en cellule > 16 > < 4 < 2 fq aigue ()

24 Coxiella burnetii : sensibilité in vitro antibiotiques érythromycine clarithromycine télithromycine ciprofloxacine ofloxacine lévofloxacine moxifloxacine CMI mg/l en cellule 2 - >8 * fq aigue??? * hétérogénéité de sensibilité en fonction des souches

25 Coxiella burnetii : sensibilité in vitro antibiotiques doxycycline rifampicine F-quinolone Doxy + rifamp Doxy + F-quinolone Doxy + chloroquine * bactéricidie en cellule non non non?? +++ fq chronique rechutes > 10% rechutes > 10% rechutes < 5% * OH-chloroquine : Plaquenil TM

26 Coxiella burnetii : modèle de bactéricidie Modèle quantitatif de bactéricidie AUCUN ANTIBIOTIQUE N EST BACTERICIDE!!! Boite de 150cm 2 P388D1-C. burnetii Boites de 25cm 2 UI / ml IF Io Dilutions en shell vials 10-1 à Adhésion cellulaire 2. Ajout des antibiotiques 3. Incubation 37 c, 24h Lavage Lyse cellulaire M. Maurin et al. J. Infect. Dis. 1992,166: M. Maurin et al. Infect. Immun. 1992, 60:5013-6

27 Coxiella burnetii : synergie antibiotiquesagents alcalinisants lysosomotropes P388D1 P388D1- C. burnetii contrôle / /- 0.3 Doxycycline (4µg/ml) / /- 0.2 Péfloxacine (1µg/ml) / / Rifampicine (4µg/ml) / /- 0.2 Amantadine (1µg/ml) / /- 0.1 Chloroquine (1µg/ml) 5.6 +/ /- 0.1 NH4Cl (1mg/ml) /- 0.4 Mesure du ph lysosomial (spectrofluorométrie)

28 Coxiella burnetii : synergie antibiotiquesagents alcalinisants lysosomotropes % residual bacteria IU/ml In vitro 24h No antibiotic Doxycycline Rifampin Pefloxacin Pefloxacin + chloroquine lysosomal ph Doxycycline + chloroquine Pefloxacin + NH4Cl Doxycycline + NH4Cl

29 Coxiella burnetii : fièvre Q fièvre Q aiguë référence : doxycycline 14 jours alternative : fluoroquinolone 14 jours enfant avant 8 ans : cotrimoxazole 14 jours femme enceinte :? (cotrimoxazole, rifampicine) fièvre Q chronique doxycycline + fluoroquinolone, > 3 ans doxycycline + chloroquine, > 18 mois (Plaquenil 100mg x 3fois/j en Tmt d attaque)

30 Ehrlichia Neorickettsia risticii SF agent Neorickettsia sennetsu N. helminthoeca Wolbachia pipientis Anaplasma marginale Anaplasma platys Anaplasma phagocytophila Ehrlichiose japonaise Ehrlichiose granulocytique Cowdria ruminantium Ehrlichia ewingii Ehrlichia canis Ehrlichia muris Ehrlichia chaffeensis Ehrlichiose monocytique

31 Anaplasma, Ehrlichia Bacilles à Gram négatif, intracellulaires stricts, du phagosome des leucocytes Zoonoses ubiquistes, décrites aux USA, de réservoir animal étendu, transmise à l homme par morsure de tiques HGE : ehrlichiose granulocytique humaine HME : ehrlichiose monocytique humaine HGE HME HGE : cycle naturel

32 Ehrlichia chaffeensis : HME antibiotiques amoxicilline ceftriaxone gentamicine chloramphénicol doxycycline rifampicine cotrimoxazole CMI mg/l en cellule > 32 > 64 > 32 > 16 < < > 0.8 / 4 Activité clinique?

33 Ehrlichia chaffeensis : HME antibiotiques érythromycine azithromycine clarithromycine ofloxacine lévofloxacine ciprofloxacine CMI mg/l en cellule > 8 > 8 > 8 > 2 > 1 > 4 Activité clinique Brouqui P et al. Antimicrob. Agents Chemother. 1992; 36: Horowitz, HW et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2001; 45:

34 Anaplasma phagocytophilum : HGE antibiotiques amoxicilline ceftriaxone gentamicine chloramphénicol doxycycline rifampicine cotrimoxazole CMI mg/l / cellule > 32 > 128 > < 0.03 < 0.03 > 5 / 25 * Activité clinique? * lyse cellulaire plus rapide in vitro en présence de cotrimoxazole

35 Anaplasma phagocytophilum : HGE antibiotiques érythromycine azithromycine ofloxacine ciprofloxacine lévofloxacine CMI mg/l / cellule > 16 > Activité clinique? Maurin, M et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2003, 47:

36 Ehrlichia : support moléculaire de la résistance Arbre phylogénique (ADNr 16S) cipro gyra-qrdr Neorickettsia risticii SF agent Neorickettsia sennetsu S S N. helminthoeca Wolbachia pipientis Anaplasma marginale Anaplasma platys Anaplasma phagocytophila S GEVIGKYHPHGDSAIYDALVRMAQ GEVIGKYHPHGDSAIYDALVRMAQ GEVIGKYHPHGDSAIYDALVRMAQ Cowdria ruminantium Ehrlichia ewingii Ehrlichia canis R E. coli S-83 GDVMGKYHPHADAAIYDSLVRMAQ AIYDSLVRMAQ Ehrlichia muris Ehrlichia chaffeensis M. Maurin et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2001, 45: R GDVMGKYHPHADAAIYDSLVRMAQ AIYDSLVRMAQ

37 Ehrlichioses humaines référence : doxycycline 200mg/j, 7-14 jours alternative : fluoroquinolones pour HGE? enfant avant 8 ans : - doxycycline en monodose? - rifampicine? femme enceinte?

38 Chlamydia : taxonomie en 1999 Everett et al. Emended description of the order Chlamydiales IJSB 1999; 49: Arbre phylogénétique basé sur la séquence du gène codant pour l ARN16S

39 Chlamydia et Chlamydophila Bacilles à Gram négatif, intracellulaires stricts, du phagosome des cellules épithéliales Maladies humaines de transmission sexuelle ou respiratoire Zoonose pour C. psittaci (psittacidés) inclusion IF

40 Chlamydia et Chlamydophila Chlamydia trachomatis biovar trachoma : trachome : sérovars A-C infections urogénitales (MST) : sérovars D-K Chlamydia trachomatis biovar LGV : lymphogranulomatose vénérienne ou maladie de Nicolas Favre : sérovars L1-L3 Chlamydophila pneumoniae : pneumonie atypique asthme (exacerbation) maladie coronarienne (athérosclérose) Chlamydophila psittaci : psittacose

41 Chlamydia trachomatis antibiotiques amoxicilline cotrimoxazole chloramphénicol rifampicine CMI mg/l en cellule (sphéroplastes) (TMP) - - Activité clinique rechutes * * utilisée avec succès chez la femme enceinte

42 Chlamydia trachomatis antibiotiques doxycycline érythromycine azithromycine ofloxacine ciprofloxacine lévofloxacine moxifloxacine CMI mg/l en cellule Activité clinique rechutes

43 Chlamydophila pneumoniae antibiotiques doxycycline érythromycine azithromycine ofloxacine lévofloxacine ciprofloxacine CMI mg/l en cellule Activité clinique

44 Chlamydia trachomatis infections génitales (urétrites, cervicites) référence : doxycycline 7-14 jours alternatives : fluoroquinolone 7-14 jours azithromycine 1g en monodose femme enceinte : érythromycine, azithromycine (amoxicilline mais rechutes fréquentes)

45 Chlamydia psittaci, C. pneumoniae pneumonies atypiques référence : érythromycine, 14 jours alternatives : doxycycline 14 jours fluoroquinolones 14 jours nouveaux macrolides : azithromycine 14 jours Enfant avant 8 ans, femme enceinte : érythromycine ou nouveaux macrolides (azithromycine)

46 Listeria monocytogenes : listériose bacille à Gram positif, intracellulaire facultatif, du cytosol des entérocytes et des macrophages zoonose alimentaire (multiplication à 4 C) entérites, bactériémies, rhombencéphale, infection foeto-maternelle

47 Listeria monocytogenes antibiotiques CMI mg/l Activité en cellule Activité clinique ampicilline /- * ceftriaxone 4 - >128 - gentamicine /- * cotrimoxazole rifampicine associée * ampicilline + gentamicine > ampicilline in vitro et chez l animal

48 Listeria monocytogenes antibiotiques CMI mg/l Activité en cellule Activité clinique chloramphénicol tétracycline rechutes érythromycine rechutes lévofloxacine * () ciprofloxacine () vancomycine (associée) * lévofloxacine bactéricide si > 2 µg/ml!

49 Listeria monocytogenes: listériose référence : amoxicilline + gentamicine septicémie : 14 jours minimum patient immunodéprimé : 4 à 6 semaines alternatives : cotrimoxazole vancomycine?, fluoroquinolones? enfant avant 8 ans, femme enceinte : amoxicilline +/- gentamicine

50 Legionella pneumophila : légionellose bacille à Gram négatif, intracellulaire facultatif, des amibes libres et du macrophage alvéolaire transmission à l homme par voie respiratoire (aérosols) pneumonie communautaire, nosocomiale, liée aux voyages sporadique / épidémique

51 Legionella pneumophila antibiotiques CMI mg/l (en agar) Activité en cellule Activité clinique amoxicilline doxycycline () cotrimoxazole < () rifampicine < associée

52 Legionella pneumophila antibiotiques CMI mg/l (en agar) Activité en cellule Activité clinique érythromycine azithromycine clarithromycine roxithromycine télithromycine

53 Legionella pneumophila antibiotiques CMI mg/l (en agar) Activité en cellule Activité clinique ofloxacine ciprofloxacine lévofloxacine moxifloxacine

54 Legionella pneumophila : légionellose référence : érythromycine 1g x 3fois/j IV ou 500mg x 4fois/j per os, jours évolution lente vers la guérison +++ fluoroquinolone souvent en 1ère intention! alternatives : azithromycine, (télithromycine) forme grave : macrolide + fluoroquinolone (rifampicine en association) enfant avant 8 ans, femme enceinte : érythromycine nouveau macrolide (azithromycine)

55 Francisella tularensis : tularémie bacille à Gram négatif, intracellulaire facultatif, du phagosome / cytosol des macrophages Zoonose, transmission par contact avec un animal (lièvres, sangliers) ou morsure de tique ulcéro-ganglionnaire, ganglionnaire, conjonctivale, pharyngée, digestive, pulmonaire

56 Francisella tularensis Antibiotiques CMI (µg/ml) CMB (µg/ml) Amoxicilline 256 >256 Ceftriaxone 2 >128 Streptomycine 8 16 Gentamicine 4 8 Erythromycine Cotrimoxazole 16/80 256/1280

57 Francisella tularensis Antibiotiques CMI (µg/ml) CMB (µg/ml) Doxycycline 8 16 Thiamphénicol 8 16 Rifampicine ciprofloxacine ofloxacine télithromycine 0.5 1

58 Francisella tularensis Effet bactéricide intracellulaire des aminosides en macrophage-like murin P388D1

59 Francisella tularensis Maurin M et al. Antimicrob Agents Chemother. 2000; 44:

60 Francisella tularensis: tularémie référence : fluoroquinolones, 7-14 jours Alternatives : streptomycine, 7-10 jours gentamicine, 7-10 jours (enfant, femme enceinte) doxycycline chloramphénicol (intérêt si méningite)

61 Salmonella enterica Typhi : typhoïde bacille à Gram négatif, intracellulaire facultatif, du phagosome des entérocytes et macrophages transmission humaine par le péril fécal antibiotiques CMI 90 mg/l Activité en cellule Activité clinique gentamicine 2 (cidie +++) - amoxicilline 1 - rechutes cotrimoxazole 0.25 / 16 - rechutes ceftriaxone Efficace (7j) ciprofloxacine Tmt du portage

62 Brucella melitensis : brucellose bacille à Gram négatif, intracellulaire facultatif, du phagosome des macrophages Zoonose de transmission directe (au contact des animaux) ou alimentaire (produits laitiers) antibiotiques CMI mg/l Activité en cellule Activité clinique doxycycline rechutes streptomycine 0.5-2? rechutes rifampicine rechutes ofloxacine doxy + strepto doxy + rifamp? s

63 Yersinia enterocolitica : septicémies bacille à Gram négatif, intracellulaire facultatif, du phagosome des macrophages Zoonose de transmission alimentaire (viandes) antibiotiques CMI mg/l Activité en cellule Activité clinique ceftriaxone doxycycline < ? gentamicine 0.5-4? associée ciprofloxacine

64 Bartonella (ex. Rochalimaea) bacilles à Gram négatif, intracellulaires facultatifs, du phagosome des GR et cellules endothéliales Zoonoses, transmission par animal ou arthropode B. bacilliformis B. quintana et B. henselae Fièvre de Oroya Verruga peruana Mdie des griffes du chat Angiomatose bacillaire

65 Bartonella (ex. Rochalimaea) antibiotiques CMI mg/l activité cellule F de Oroya VP AB CSD amoxicilline doxycycline (+) + (+) + (+/-) chloramph (+) érythromycine (+) (azythro) rifampicine (+) (+) (+) (+/-) ciprofloxacine (+) (+) ++ (+/-) strepto / genta (+) (+)

66 Conclusion : bactéries intracellulaires CMI classiques non prédictives +++ apports réels des modèles cellulaires mais difficulté d'extrapolation des résultats à la situation clinique les données cliniques demeurent essentielles dans l élaboration des recommandations thérapeutiques