Infection à Helicobacter pylori

Infection à Helicobacter pylori J. Raymond, Hôpital Cochin, Paris

Un peu d histoire 1875 : Scientifiques allemands découvrent la bactérie sans suite 1982 : Warren et Marshall isolaient et cultivaient des organismes à partir d'estomacs humains(microaérobiose) Campylobacter pyloridis, uréase + 1989 : Helicobacter pylori, chef de file d un nouveau genre bactérien 1994 : Reconnaissance de H. pylori comme agent carcinogène (IARC) 1995 : Reconnaissance du rôle étiologique de H. pylori dans la maladie ulcéreuse en France 1997 : Publication de la séquence nucléotidique du génome de la souche 26695* *Tomb et al., Nature, 1997

Helicobacter pylori chef de file d un nouveau genre bactérien Espèces de Helicobacter ayant un tropisme préférentiel pour l'estomac Espèces Hôtes "Candidatus Helicobacter bovis" Bovins "Candidatus Helicobacter heilmannii" Félidés sauvages, hommes "Flexispira" taxon 7 Chiens Helicobacter acinonychis Guépards Helicobacter baculiformis Chats Helicobacter bizzozeronii Chiens, chats, hommes Helicobacter cetorum Dauphins, bélugas Helicobacter cynogastricus Chiens Helicobacter felis Chats, chiens, guépards, hommes Helicobacter mustelae Furets Helicobacter pylori Hommes, primates non-hominiens Helicobacter salomonis Chiens, hommes Helicobacter suis Porcs, hommes, primates non-hominiens "Helicobacter suncus" Musaraigne "Helicobacter winghamensis" Hommes Espèces de Helicobacter ayant un tropisme préférentiel pour l'intestin et/ou le foie Espèces Hôtes "Flexispira" taxon 10 Primates non-hominiens Helicobacter aurati Hamsters Helicobacter anseris Oies Helicobacter bilis Souris, rats, hamsters, gerbilles, chiens, chats, ovins, porcs, hommes Helicobacter brantae Oies Helicobacter canadensis Hommes, oies Helicobacter canis Chiens, chats, hommes Helicobacter cholecystus Hamsters Helicobacter cinaedi Hommes, hamsters, chiens, chats, renards, macaque rhésus, rats "Helicobacter colifelis" Chats Helicobacter equorum Chevaux Helicobacter fennelliae Hommes, primates non-hominiens (?), chiens (?) Helicobacter ganmani Souris Helicobacter hepaticus Souris, hommes (?) Helicobacter marmotae Marmotte, chats Helicobacter mastomyrinus Souris, mastomys Helicobacter mesocricetorum Hamsters "Helicobacter muricola" Souris sauvages Helicobacter muridarum Rats, souris Helicobacter pametensis Oiseaux, porcs, chats Helicobacter pullorum Volailles, hommes Helicobacter rodentium Souris Helicobacter trogontum Rats, porcs, ovins Helicobacter typhlonius Souris "Helicobacter sp. Bird-B" Oiseaux "Helicobacter sp. Bird-C" Oiseaux "Helicobacter sp. cotton-top tamarins" Cotton-top tamarins

H. pylori possède des propriétés uniques qui lui permettrent de survivre et de se multiplier à long terme dans l estomac, un organe pourtant hostile...

Barrière physique : mucus très épais Forme spiralée pour pénétrer dans le mucus Flagelles pour se déplacer dans le mucus

Barrière chimique : acidité ph médian : 2 ph 4.5-6 Barrière physique : mucus très épais ph neutre cellules épithéliales Adapté de Tortora, Funke and Case "Microbiology, an introduction" editeur Pearson Barrière biologique : réponse immunitaire

Barrière chimique : ph très acide H + H + NH 4 + H + H + H + Uréase 2 NH 3 + CO 2 H + NH 2 -C-NH 2 + H 2 O = O

Barrière immunologique Motifs Lewis : mimétisme moléculaire Immuno-suppression

Facteurs de pathogénicité

Facteurs de virulence Majeurs Ilot de pathogenicité Cag Protéine Vac A Adhésines: BabA, SabA γ- GT Uréase Testerman TL, W J Gastroenterology, 2014

Urease : un facteur de virulence majeur de H. pylori - Enzyme essentielle pour la résistance à l'acidité, indispensable à la colonisation de modèles animaux - Urease : 10% protéines totales de H. pylori - Uréase de H. pylori, la plus active de toutes les uréases décrites (Km=0,2-0,5 mm) - Au niveau des cellules épithéliales gastriques de l'hôte - l'ammoniac produit par H. pylori est cytotoxique - la présence d'ammoniac accélère l'induction de l'apoptose induite par la cytokine TNFα

Activités de la cytotoxine VacA Séquence signal s i m Domaine autotransporteur s1 s2 i1 i2 m1 m2 Vacuolisation Affaiblissement des jonctions intracellulaires Formes plus fréquemment associées avec le cancer gastrique p33 p55 Libération cytochrome C Induction de l'apoptose Activité immuno-suppressive : évasion de la réponse immunitaire adaptative Inhibition de la fusion phagosome-lysosome Altération de la capacité à présenter les antigènes Inhibition de l'activation et de la prolifération Integrin ß2 (D'après Polk and Peek, Nature Reviews Cancer, 2010) Macrophages Lymphocytes B Cellules T IL-2

L'îlot de pathogénicité Cag 30 gènes caga 40 kb - Ilot Cag : acquis par transfert horizontal de gènes, présent dans : 50 % des souches européennes >95% des souches asiatiques - souches Cag + = facteur de risque pour le cancer gastrique : cancer => 95% Cag + gastrite non-atrophique => 40 % Cag + - Contient 22 gènes requis pour la synthèse d'un système de sécrétion de type IV (SST4) H. pylori Cellule épithéliale Membrane interne Membrane externe

CagA, une molécule pro-oncogène injectée par le SST4 Cag récepteur intégrines α5 ß1 H. pylori SST4 Cellule épithéliale SRC CagA ABL fragments de PG Viala et al. Nature Immunol. 2004 P SHP2 CagA CSK P Nod1 Activation de NF-kB => Stimulation de la transcription de la cytokine pro-inflammatoire IL-8 ß-catenin Hyperprolifération et différentiation aberrante - Remaniement du cytosquelette (augmentation de la mobilité et élongation cellulaire) - Prolifération cellulaire CagA ZO-1 CagA JAM Perturbation - des jonctions serrées et adhérentes - de la polarité cellulaire Rôle (D'après du SST4 Polk and Peek, Cag dans la transformation des cellules épithéliales gastriques Nature Reviews Cancer, 2010)

CagA favorise le développement d une production cellulaire aberrante Polymorphisme du gène CagA -Cag A possède des motifs répétés. Leur nombre est associé à un changement morphologique Important des cell épithéliales et à un risque augmenté de K par dérégulation de la prolifération cellulaire Peek R, Physiol review, 2010

Toll-like recepteurs impliqués dans la réponse Immunitaire de H. pylori Activation du NF-kB +++ Chez Hp: LPS peu immunogène ( 1000 fois moins que les BGN) Flagelline de HP se lie peu à TLR5 Diminution de la secrétion de HSP Modulation de la réponse innée par Hp

Salama, Nature rev Microbiology 2013

Salama, Nature rev Microbiology 2013 Hp et Immunotolérence

Helicobacter pylori Infection PTI Anémie par carence en fer Gastrite aiguë Gastrite chronique Développement du MALT Décades Hypersécrétion acide 90% Atrophie Métaplasie 19 Ulcère duodénal 10% Gastrite chronique stable 85% Ulcère gastrique 5% Cancer 1% Lymphome

Cascade des anomalies histologiques gastriques conduisant au cancer Age Réversibilité 15 H. pylori Muqueuse normale 100 + 40 Gastrite chronique active 50 +/- 50 Atrophie 20 - Métaplasie intestinale 8-70 Dysplasie Cancer gastrique 1

Facteurs de l environnement et mode de vie de l hôte Caractéristiques génétiques de l hôte Polymorphismes des cytokines pro-inflammatoires -> TNFα et IL1 β (puissant inhibiteur de la sécrétion acide gastrique) Risque accru d'atrophie gastrique et d'adénocarcinome Génotype de la bactérie (îlot de pathogénicité Cag, VacA-s1m1)

Cancers associés aux infections Nombre total de cancers attribuables aux infections en 2002 : - 1.9 million de cas dans le monde - 18% de l ensemble des cancers Principaux agents impliqués : Bactérie : Helicobacter pylori 5.5% Virus : Papilloma Virus humains 5.2% Virus des Hépatites B & C 4.9% Virus d Epstein-Barr 1% VIH & HHV8 0.9% HTL Virus 0.03% Parasites du foie : 0.02% cancers gastriques (Parkin, Int J Cancer 2006)

Infections à H. pylori et développement de cancer gastrique (Uemura, N. Engl. J. Med. 2001) 1526 patients japonais - Suivi sur 8 ans 36* des 1246 patients infectés ont développé un cancer (2,9%) 0 des 280 patients non infectés n a développé un cancer Plus l infection a lieu tôt dans l enfance, plus le risque d évolution vers le cancer est grand* *Malaty H, Lancet,2002

Effet de l éradication de H. pylori sur le développement du cancer gastrique Traitement du MALT: 80 % de régression après éradication de H. pylori Effet bénéfique de l'éradication de H. pylori sur l'évolution des lésions pré-néoplasiques (Méta-analyse par Rokkas et al. Helicobacter 2007) Atrophie gastrique Amélioration dans l'antre et le corps Métaplasie intestinale Aucune amélioration Point de non-retour? Gastrite chronique Atrophie gastrique Métaplasie intestinale Dysplasie Adénocarcinome

Etude génomique comparative Souches de même origine géographique 34 Gastrites - France 26 Ulcères duodénaux - 120 isolats 17 Métaplasies 43 Lymphomes (MALT) de bas grade Etude Multicentrique: Groupe d Etude Français des Helicobacter» (GEFH) Groupe d Etude Français des Lymphomes Digestifs (GELD) Groupe d Etude des Lymphomes de l Adulte (GELA)

Hierarchical cluster analysis (based on the 48 most discriminative genes from Principal Component Analysis, PAI dependent ) PAI + PAI - B38 DU Metaplasia Malt Gastritis Malt B38 est dépourvue de certains facteurs de virulence et cependant associée à une affection maligne

Epidémiologie de l infection

- très forte prévalence, la moitié de la population humaine mondiale - fortes disparités géographiques (niveau socio-économique)

Prévalence et incidence des infections à H. pylori Infection bactérienne la plus répandue sur le globe (50 % de la population) Prévalence: Disparités géographiques : >90 % : Asie, Amérique latine, pays en voie de développement 30 % : pays occidentaux (effet cohorte) 50-70 % : Europe de l est Incidence (pays occidentaux - /personne/an) : - Elevée chez les enfants de - de 5 ans : 3 % - Faible chez l adulte : 0.3 %

Epidémiologie Réservoirs de Helicobacter pylori : - estomac des humains et primates - réservoir environnemental contesté (PCR uniquement) Modes de transmission : - inter-humaine, transmission intrafamiliale - acquisition par voie orale - transmission par voie orale la plus probable (rôle des vomissements) - FR: bas niveau socio-économique, promiscuité

Etude de l évolution humaine et de ses migrations Analyse du polymorphisme des gènes humains (ADN mitochondrial ou microsatellites*) Technologies lourdes Analyse génétique des animaux ou des agents infectieux qui l accompagne» Rats** peuplement du Pacifique» JC polyomavirus*** différentes populations de la Chine» Champignons coccidioides et colonisation de l Amérique du Sud par les Amérindiens*** Pourquoi pas Helicobacter pylori? *Cann et al. Science,2001 ** *Guo J, J Gen Virol,1998 **** Fisher MC, PNAS,2001 **Matisoo-Smith E, PNAS,1998

Helicobacter pylori est: une bactérie spiralée à Gram négatif colonisant l estomac Sa diversité génétique (recombinaisons, mutations ponctuelles, acquisition de gènes), une des plus importante du monde bactérien, permet d identifier des souches d origine géographiques différente. Infecte environ 50% de la population mondiale sur tous les continents - La transmission est le plus souvent intrafamiliale - L infection acquise dans l enfance persiste toute la vie

L isolement géographique des populations humaines conduit à individualiser différentes populations d H. pylori MLSA:atpA, efp,muty, ppa, trpc, urei, yphc hpasia2 Inde, Thaïlande, hpeurope 769 souches de 51 d origines géographiques, ethniques et/ou linguistiques différents hspamerind hspmaori hspeasia hspsafrica hpneafrica Ethiopie, Somalie hspwafrica hspafrica 1 Méthode Logiciel STRUCTURE Approche Bayesian, hpafrica2 a évolué avant l apparition des autres populations 0.01 hpafrica2 6 populations 9 sous populations Falush et al. 2003 Science 299: 1582-1585 Linz et al. 2007 Nature 445;915-8

hpeurope Cette bactérie peut elle refléter l histoire des migrations humaines? Distribution des 9 populations and sous-populations modernes de H. pylori hpasia2 Inde, Thaïlande, hspamerind hspmaori hspeasia hspsafrica 17 hpneafrica Ethiopie, Somalie hspwafrica 18 20 19 21 22 23 25 24 34 31 33 32 46 45 48 47 29 30 40 41 51 39 27 26 42 43 35 36 28 37 38 44 13 3 2 10 11 12 4 5 8 9 7 6 1 15 49 50 16 14 hpafrica2 0.01 Yoshan Moscow

La distribution mondiale de ces populations de H. pylori reflète les grandes migrations humaines Falush et al. 2003 Science 299: 1582-1585

Peuplement du Pacifique vu d une perspective bactérienne Sahul: ancien continent qui réunissait l Australie, la Nouvelle Guinée et la Tasmanie (43 à 12Ka) hsp Maori 5 000 ans hp Sahul 30 000 ans Moodley et al, Science.2009;323:527-29

Modèle mathématique: distance génétique est corrélée de façon linéaire à au temps de séparation entre 2 espèces Sortie de l Afrique vers le levant - Route vers le Pacifique par la péninsule Malaisienne - Evite les altitudes au dessus de 2000 m Suerbaum S, Nature reviews,2007

Diagnostic des infections à Helicobacter pylori

Méthodes Invasives Méthodes non Invasives - Test rapide à l'uréase - Sérologie - Examen - Test respiratoire à anatomo-pathologique l'urée marquée au 13 C - Examen microscopique - Recherche d antigènes d'un frottis de biopsie dans les selles - Culture - PCR présence ou absence d une infection à H. pylori permet de cultiver la bactérie réaliser un antibiogramme, PCR, histologie

Test invasifs (biopsies) Culture Test à l uréase seule méthode permettant de déterminer la sensibilité de H. pylori à tous les antibiotiques diagnostic rapide..sa négativité n exclut pas une infection. Histologie PCR détecte l infection et évalue les lésions de la muqueuse excellente sensibilité et spécificité. permet la détermination des résistance à la clarithromycine et à la levofloxacine

Test respiratoire à l urée- 13 C Exprimé en delta sur seuil (DOB) du 13 CO2 sur 12 CO2 expirés Kits commerciaux : -Helicobacter Test INFAI 45mg Urée 13C : 3-11 ans 75mg Urée 13C : > 11 ans -Helikit : adulte Détection en laboratoire : B27 + B60

Résultats du test respiratoire à l urée- 13 C Sens 96-100% Spc 93-98% Conditions : 4h après repas Repas acide : acide citrique (4g/100mL) ou jus d orange, pomme (ph 3,4) (Kindermann. JPGN, 2000). Rincer la bouche limite les faux + de la flore buccale Moins bon avant 6 ans : plus de faux + (Mégraud. J Pediatr, 2005) : Diminuer la dose d urée- 13 C (45mg au lieu de 75mg) Elever le seuil (>5%) Adapter aux taux de production de CO 2 Plus de faux négatifs chez l adulte si : IPP < 2 semaines (Gatta. Am J Gastroenterol, 2004). Anti-H2 réversés par repas acide. ATB < 4 semaines (Leung. World J Gastroenterol, 2002)

Sérologie Sériques : IgM puis A et G. Persistent 5-6 mois après éradication. IgA : Sens 20-50% IgG : Sens plus faible avant 6 ans que chez l adulte : 44% vs 77% (Oliveira. JPGN, 1999) Autres : Dans la salive (Sens 33% avant 4 ans mais 81% après) Urines (Sens 30% malgré 94% chez l adulte) Quoique : EIA 3eme génération (Orion): mieux Sens 90,2 Spc 93,9% (Megraud. J Pediatr, 2005) Immunoblotting : Sens 100%, Spc 88% (Raymond. Pediatr Infect Dis J, 2000)

Indications de recherche et d éradication de H. pylori Ulcère gastrique ou duodénal. indications formelles, favorise la cicatrisation et prévient la récidive Lymphome du MALT. prise en charge initiale de tous les lymphomes du MALT. Elle peut suffire à obtenir une rémission durable. Prévention du cancer gastrique. L infection par H. pylori est le facteur de risque principal du cancer gastrique ; l éradication de la bactérie réduit le risque de cancer et prévient la progression des lésions pré-néoplasiques. antécédents familiaux de cancer gastrique au premier degré. résection localisée d un cancer gastrique lésions pré-néoplasiques: atrophie avec ou sans métaplasie intestinale. traitement au long cours (au moins 6 mois) par antisécrétoires gastriques avant une chirurgie bariatrique par by-pass gastrique mutation des gènes de réparation de l'adn (HNPCC).

Indications de recherche et d éradication de H. pylori AINS et aspirine. avant de commencer un traitement par AINS, particulièrement en cas de traitement prolongé ou en cas d antécédent d ulcère Dyspepsie. bénéfice symptomatique faible. Si endoscopie pour dyspepsie, recherche et éradication justifiées même en l absence de lésion visible pour prévention du cancer de l estomac. Anémie par carence en fer et Carence en vitamine B12 sans cause trouvée, Purpura thrombopénique chronique idiopathique

Quels tests? DIAGNOSTIC Tests invasifs: endoscopie avec biopsies. (Arrêt des IPP) Recherche d autres pathologies Recommandé si R à la clarithromycine >20% dans la population générale* Eradication Le test respiratoire à l urée 13 C ou détection d antigène H. pylori dans les selles selon la méthode ELISA (AC monoclonaux) au moins 4 semaines après l arrêt des ATB et 2 semaines après l arrêt des IPP SEROLOGIE réservée aux études épidémiologiques, hemorragies digestives

Résistance Adultes 2004-2013 Résistance globale 3204 souches Aucune résistance Amoxicilline ou Tétracycline 2004 : % R Métro 61% Clari 22% Cipro 7% Rifam 0% 2013 : % R Métro 69% Clari 25,8% Cipro 31% Rifam 6%

Résistance en 2013 Résistance 271 patients: - 117 souches isolées - 154 PCR, dont 17 pos R primaire R secondaire Clarithromycine % R (n = 271) Metronidazole % R ( n = 117) Levofloxacine %R (n = 117) Rifampicine %R (n = 117) 36/224 (18,7%) 34/47 (76,7%) 44/74 (59,4%) 36/43 (83,7%) 17/74 (23%) 18/43 (41,2%) 2/74 (2,7%) 3/43 (7%) 19 Double Populations: S+R en clarithro en metro ou levo dont 7 sont des RII

La résistance a un fort impact sur la réussite du traitement : la clarithromycine taux d éradication Référence traitement global ClaS ClaR Bago OAC 1 sem 84% 89,7% 40% Bochenek PAC 1 sem 66,5% 77,3% 29,1% Ducons LAC 1 sem 79% 85,5% 20% Hoshiya OAC LAC 1 sem 77,5% 83,1% 33,3% Kalach OAC LAC 1 sem 81,9% 100% 0% Katelaris PAC 1 sem 80,4% 86% 25% Kawabata RAC LAC 1 sem 78% 85,5% 23,8% Kihira RAC 92,6% 96,3% 0% Laine OAC 85,5% 94,6% 23% Lamouliatte PAC 1 sem 81,1% 86% 0% Lamouliatte OAC 1 ou 2 sem 48,3% 80% 15,5% Lehman LAC 2 sem 72% 87% 0% Lind OAC 1 sem 95,7% 97% 100% McMahon LAC 2 sem 71,6% 87,5% 23% Miki OAC, RAC 1 sem 87% 97,5% 6,3% Murakami RAC, LAC 1 sem 85,3% 94% 4% Peitz OAC 1 sem 48,5% 83% 30% Pilotto PAC 1 sem 85% 87% 50% Poon LAC 1 sem 84% 95% 0% Tankovic OAC 1 sem 67,6% 79% 12% Total 20 (99-2003) 78,2% (1545/1975) 87,8% (1495/1702) 18,3% (50/273) Mégraud Gut 2004; 53 : 1374-84 = 69,5%

Traitement La résistance aux antibiotiques est le facteur déterminant de l échec du traitement d éradication de H. pylori. Il faut adapter les recommandations de traitement de première ligne aux niveaux de résistance aux antibiotiques observés en France (clarithromycine 23%, fluoroquinolones 17%). La trithérapie de 7 jours à base de clarithromycine ne doit donc plus être prescrite en traitement probabiliste de première ligne en France.

Le traitement probabiliste de première ligne La thérapie séquentielle : recommandée en première ligne en France. La quadrithérapie à base de bismuth : alternative, (allergie β- lactamines) Le traitement séquentiel 5 jours amoxicilline (1 gr X2, 50 mg/kg/j) et un IPP double prise (1-2 mg/kg/j ) 5 jours IPP (1-2 mg/kg/j), clarithromycine (500 mg X 2, 20 mg/kg/j) et métronidazole (500 mg X 2, 20 mg/kg/j) en deux prises quotidiennes. La quadrithérapie à base de bismuth une seule gélule : 140 mg sous citrate de bismuth, 125 mg métronidazole et 125 mg tétracycline. Trois gélules 4 fois par jour avec 20 mg d oméprazole deux fois par jour pendant 10 jours.

Le traitement de seconde ou troisième ligne Chez l adulte, après un échec et en l absence d isolement de la souche, les antibiotiques exposant aux résistances déjà employés dans les précédentes associations thérapeutiques ne doivent pas être réutilisés. Chez les patients n ayant pas précédemment reçu de clarithromycine, le traitement séquentiel doit être proposé ; Chez les patients ayant reçu de la clarithromycine, la quadrithérapie à base de bismuth est proposée.

Le traitement de seconde ou troisième ligne Chez l adulte Après un échec d éradication la réalisation d un antibiogramme ou la détermination par des techniques de PCR des mutations bactériennes associées aux résistances à la clarithromycine et à la lévofloxacine est une alternative permettant de prescrire une trithérapie orientée. Chez l adulte, c est seulement après deux échecs d éradication que la pratique d une endoscopie pour isolement et antibiogramme de la souche est indispensable. En fonction de la sensibilité de la souche, on proposera : lévofloxacine (500 mgx2), amoxicilline (1 gr X2) et IPP double prise, 10 jours rifabutine (150 mgx2), amoxicilline (1 gr X2) et IPP double prise, 10 jours Toujours contrôler l éradication

Schéma du traitement hybride J1 à J7 J8 à J14 IPP X2 Amoxicilline 1gX2 Claithromycine 500mg X2 métronidazole 500mg X2 Molina Infante J. Gastroenterology mars 2013

Schéma du traitement concomitant 14j J1 à J7 J8 à J14 IPP X2 Amoxicilline 1gX2 Claithromycine 500mg X2 métronidazole 500mg X2 Molina Infante J. Gastroenterology mars 2013

Résultats en fonction de la compliance

Antibiothérapie plus fréquente?

Conclusion H. pylori est le fidèle compagnon de l homme depuis 60 000 ans. Ils ont évolué tous deux de façon parallèle Helicobacter pylori infecte - 20 à 50% de la population française adulte - 5 à 10% des enfants (80% selon le pays d origine) 100% des sujets infectés ont une gastrite qui persistera toute la vie - 50% auront une gastrite atrophique - 17% auront un ulcère gastroduodénal - 1/10 000 lymphome de MALT - 1 à 3% développeront un cancer gastrique

Site du GEFH http://www.helicobacter.fr