MECANISMES DE RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES

MECANISMES DE RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES

METHODES DE DETERMINATION DE LA RESISTANCE AUX Antibiogramme en milieu gélosé ANTIBIOTIQUES Réalisé dans des conditions standardisées Gélose de Mueller Hinton (contient de l agar-agar et des nutriments dans des concentrations standardisées) Préparation d une suspension bactérienne Inoculation de la surface d une boîte gélosée Dépôt de disques imprégnés d antibiotiques sur la surface de la gélose

Disque imprégné d antibiotique Suspension (inoculum standardisé) Gélose de Mueller Hinton Diffusion de l antibiotique dans la gélose à partir du disque Plus on est proche du disque, plus les concentration de l ATB sont importantes Plus on est éloigné du disque, plus les concentrations de l ATB sont faibles

Critères de catégorisation des souches Aux regards des diamètres critiques, grâce à des abaques, les souches sont considérées comme : sensibles (S) résistantes (R) de sensibilité intermédiaire (I)

Définition des catégories cliniques Les souches catégorisées S sont celles pour lesquelles la probabilité de succès thérapeutique est forte dans le cas d'un traitement par voie systémique avec la posologie recommandée dans le résumé des caractéristiques du produit (RCP). Les souches catégorisées R sont celles pour lesquelles il existe une forte probabilité d'échec thérapeutique quels que soient le type de traitement et la dose d'antibiotique utilisée. Les souches catégorisées I sont celles pour lesquelles le succès thérapeutique est imprévisible. Ces souches forment un ensemble hétérogène pour lequel les résultats obtenus in vitro ne sont pas prédictifs d'un succès thérapeutique

Détermination des CMI (Concentrations minimales inhibitrices) Détermination de la CMI par diffusion en milieu gélosé à l aide des bandelettes E-test

Représentation schématique des différentes mécanismes de résistance aux antibiotiques Antibiotique 1 porine Système d efflux 5 Membrane externe Membrane cytoplasmique Cytoplasme Inactivation enzymatique de l'antibiotique 2 4 Cible protégée 3 Cible modifiée de l'antibiotique Cible normale de l'antibiotique (1) la perte de porines entrave la pénétration de l'antibiotique dans la bactérie ; (2) L'antibiotique peut être inactiver par l'action d'une enzyme; (3) La modification de la cible empêche la fixation de l'antibiotique; (4) La protection de la cible empêche la fixation de l'antibiotique; (5) les systèmes d'efflux provoque une excrétion de l'antibiotique hors de la cellule.

PERTE DE PORINES MEMBRANAIRES (perte de perméabilité membranaire) Pseudomonas aeruginosa possède plusieurs porines dont une (porine OprD) est spécifique des carabapénems La perte de la porine OprD provoque une résistance isolées aux carbapénèmes. Imipénem Méropénem Doripénem Ciprofloxacine Ticarcilline Claventin Aztréonam Céfépime Pipéracilline Tazocilline Ceftazidime Colistine

RESISTANCE PAR MECANISME D EFFLUX Chez les bactéries à Gram négatif Mutations dans des gènes régulateurs qui provoquent une hyperexpression de systèmes d efflux préexistants Système d efflux Membrane externe Membrane cytoplasmique résistance de bas niveau aux β-lactamines, aux phénicolés, aux quinolones, aux tétracyclines, aux diaminopyrimidines.

INACTIVATION ENZYMATIQUE DE L ANTIBIOTIQUE Hydrolyse enzymatique de l ATB Ex ouverture du cycle β lactam par les β-lactamases

Modification de la structure de l ATB par substitution de nouveaux groupements (formation de composés inactifs) Ex modification de la structure chimique sous l action d enzymes : Les acétyltransférases, nucléotidyltransférases, les phosphotransférases 6 AAC (6') CH 2 -NH 2 (cycle "prime") ANT (4') (4'') APH (3') 5 4 OH 3 OH O 1 2 NH 2 O OH 4 5 6 NH 2 3 2 1 AAC (3) AAC (2') O NH 2 APH (2") ANT(2") OH 1 2 NH 2 O 3 4 OH 5 CH 2 -NH 2 6 ANT (4') (4'') (cycle "seconde") Figure 4. Structure d'un aminoside et sites de modification par les enzymes ANT, APH, et AAC

MODIFICATION DE LA CIBLE ATB 1 2 3 CH 3 Cible sauvage Cible mutée (perte d affinité pour ATB) Exemples -PLP du pneumocoque -Mutation des Topoisomérases Nouvelle cible sans affinité Exemple : -PLP2a des Staphylocoques Méti-R) Modification enzymatique de la cible Exemple : Méthylase de l ARN23S ou de l ARN16S)

PROTECTION DE LA CIBLE Un seul exemple : résistance de type qnr (quinolone resistance) Gènes d origine plasmidique codant pour une protéine hélocoïdale

ADN gyrase complexée à une molécule d'adn ADN gyrase complexée à une molécule QnrA Fixation Quinolones Quinolones

LES MECANISMES DE RESISTANCE PAR GRANDES FAMILLES D'ANTIBIOTIQUES

RESISTANCE AUX β-lactamines Résistance naturelle par absence de PLP ou production de PLP sans affinité Les Mycoplasmes sont résistants à toutes les β-lactamines par absence de peptidoglycane Les Enterocoques et les Listeria sont naturellement résistants aux C3G en raison de la faible affinité de leur PLP pour ces ATB Les bactéries à Gram positif sont résistants à l aztréonam et à la ceftazidime en raison de la faible affinité de leur PLP pour ces ATB.

Résistance par inactivation enzymatique de l antibiotique (β-lactamases) Surtout chez les bactéries à Gram négatif Pénicillinases : hydrolysent préférentiellement les pénicillines Céphalosporinases : hydrolysent préférentiellement les céphalosporines β-lactamases à spectre étendu (BLSE) : hydrolysent les pénicillines, les monobactams et les céphalosporines Carbapénémases : hydrolysent les pénicillines, les céphalosporines, les carbapénems.

Pénicillines Céphalosporines Monobactam Carbapéne m Aminopénicillines Carboxypénicllines Acyluréidopénicillines Céphalosporines à spectre étroit Céphalosporines à spectre étendu Type de β-lactamases Amoxicilline Amoxicilline+ acide clavulanique Ticarcilline Ticarcilline+ acide clavulanique Pipéracilline Pipéracilline+ tazobactam Céfalotine (C1G) Céfuroxime (C2G) Céfotaxime, ceftazidime (C3G) Céfépime (céphalosporine zwittérionique) Aztréonam Imipénem Pénicillinases R I/S R I/S I/R I/S S/I/R S S S S S Céphalosporina ses à bas niveau R R S S S S R R S S S S Céphalosporina ses à haut niveau R R I/R I/R I/R I/R R R I/R S I/R S β-lactamases à spectre étendu (BLSE) R S R S I/R S R R I/R I/R I/R S Carbapénémase (metallo β- lactamase) a R R R R R R R R I/R I/R S R

Résistance naturelle par production de β-lactamases Exemple : production naturelle de β-lactamases chez les entérobacteries Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Exemples : Escherichia coli, Shigella spp., Salmonella enterica Klebsiella pneumoniae Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Type de β-lactamase produite Aucune Pénicillinase Céphalosporinase

Résistance acquise par production de β-lactamases La conjugaison (la sexualité des bactéries) La conjugaison comporte plusieurs étapes -synthèse du pili sexuel par la cellule donatrice -Fixation du pili sur une cellule réceptrice (sur des sites spécifiques) -Raccourcissement du pili -Transfert réplicatif du brin d ADN de la cellule donatrice vers la cellules réceptrice

Pénétration du plasmide par conjugaison Nouveau gène de résistance Mutation ( ) du gène chromosomique ( ) naturellement présent dans l'espèce bactérienne Plasmide conjugatif Division cellulaire Chromosome bactérien Possibilité d'intégration du gène de résistance plasmidique dans le chromosome par des phénomènes de recombinaison homologue, de transposition. Cellule fille sans plasmide de résistance. La résistance plasmidique peut être perdue. Par contre, le gène chromosomique muté est transmis à toutes les cellules filles. C'est un caractère permanent Division cellulaire

Résistance acquise par modification des PLP Surtout chez les bactéries à Gram positif Acquisition d un nouveau gène de résistance meca codant pour une PLP sans affinité pour toutes les β-lactamines : PLP2a Cas des staphylocoques Méti-R (méticilline résistant) Résistance à toutes les β-lactamines Exception la ceftaroline qui est active sur le SARM

Résistance acquise par modification des PLP (suite) Apparition d un gène mosaïque codant pour une PLP hybride Ex : pneumocoque Fragments d ADN 1) Transformation 2) Recombinaison Gène sauvage Gène mosaïque PLP hybride Affinité réduite pour les β-lactamines (résistance de bas niveau)

Résistance acquise aux β-lactamines par perte de porines membranaires Pseudomonas aeruginosa Perte de la porine OprD : Résistance aux carbapénèmes Résistance aux β-lactamines par mécanismes d'efflux Mutations dans des gènes régulateurs => hyperexpression de systèmes d efflux Confère un bas niveau de résistance à la ticarcilline, aztréonam, céfépime chez Pseudomonas aeruginosa

RESISTANCE AUX AMINOSIDES Par modification de la cible Sous-unité 30S CH3 Méthylation de l'arn16s qui constitue la sous-unité 30S du ribosome Résistance plasmidiques

Résistance aux aminosides par inactivation enzymatique de l ATB 6 AAC (6') CH 2 -NH 2 (cycle "prime") ANT (4') (4'') APH (3') 5 4 OH 3 OH AAC (2') O 1 2 NH 2 O OH 4 5 6 O NH 2 3 2 1 NH 2 AAC (3) AAC : aminosides acétyl-transférases ANT : aminosides nucléotidyl-transférases APH : aminosides phospho-transférases APH (2") ANT(2") OH 1 2 NH 2 O 3 4 OH 5 CH 2 -NH 2 6 ANT (4') (4'') (cycle "seconde") Mécanisme de résistance aux aminosides le plus fréquent

RESISTANCE AUX QUINOLONES Résistance naturelle aux quinolones Les anciennes fluoroquinolones (ofloxacine, ciprofloxacine) n'agissent pas sur les streptocoques Seule la ciprofloxacine est efficace in vivo sur Pseudomonas aeruginosa

Résistance acquise aux quinolones Mécanisme de résistance acquis le plus fréquent : Mutations des topoisomérase (Topoisomérase II et topoisomérase IV)

RESISTANCE AUX GLYCOPEPTIDES Résistance naturelle : Les glycopeptides ne traversent pas la membrane externe des bactéries à Gram négatif Résistance acquise Chez les staphylocoques coagulase négative Résistance de bas niveau à la téicoplanine Chez les entérocoques Résistance acquise par modification enzymatique de la cible

Opéron vana responsable de la modification enzymatique de la cible Gènes de régulation Gènes permettant la synthèse du nouveau précurseur Gènes permettant la dégradation du précurseur normal vanr vans vanh vana vanx vany Induction du mécanisme de résistance en présence de vancomycine ou téicoplanine Formation d'un nouveau précurseur du peptidoglycane Destruction du précurseur normal du peptidoglycane contenant le motif D-Ala- D-Ala UDP-N-acétyl-muramylpentapeptide D-Alanine D-Lactate

Il existe 5 opérons de type van : vana, vanb, vanc, vand, vanf, vang vana est le plus fréquemment responsable de la résistance acquise aux glycopeptides Origine plasmidique Observé dans des souches d'entérocoques (essentiellement Enterococcus faecium). Il confère un haut niveau de résistance à la vancomycine et à la téicoplanine

RESISTANCE AUX MACROLIDES ET APPARENTES Résistance naturelle Entérobactéries, Pseudomonas aeruginosa Les macrolides ne peuvent pas traverser leur membrane externe. Résistances acquises chez les bactéries à Gram positif Principal mécanisme en France La modification enzymatique de la cible.

Résistance acquise aux macrolides (suite ) : La modification enzymatique de la cible Enzymes = Erm (Erythromycine ribosome méthylases) Ces enzymes méthylent de l ARN23S appartenant à la sous-unité 50S du ribosome ce qui confère une résistance aux macrolides, aux lincosamides, et à la streptogramine B (Résistance de type MLSb) Sous-unité 50S Mécanismes de résistance acquis par des souches de staphylocoques ou de streptocoques CH3

LES BACTERIES MULTIRESISTANTES (BMR) Les BMR sont des bactéries multirésistantes (mécanismes acquis) et épidémiques Staphylococcus aureus Méti-R (méticilline résistant) = SARM Résistant à toutes les β-lactamines Aux fluoroquinolones Souvent à certains aminosides (amikacine, tobramycine) Alternative thérapeutique : glycopeptides, linézolide, daptomycine, tigécycline, CEFTAROLINE Enterocoque Vanco-R (vancomycine résistant) = ERV Souvent un Enteroccus faecium Résistant à toutes les β-lactamines Aux fluoroquinolones Aux glycopeptides Alternative thérapeutique : linézolide, daptomycine, tigecycline

Entérobactéries productrices de β-lactamases à spectre étendu (BLSE) Résistantes aux pénicillines et céphalosporines Alternative thérapeutique : imipénème ou doripénème (sensible) en association avec l aminoside qui reste actif. Entérobactéries productrices de carbapénémases Résistantes à quasiment toutes les β-lactamines Mécanismes de résistance émergents chez les entérobactéries Risque d impasse thérapeutique

ANTISEPTIQUES Inhibent la croissance des bactéries (bactéricides ou bactériostatiques), certains ont aussi une action sporicide, fongicide et virucide. Indications (variables selon le produit) : Traitement d appoint des infections dermatologiques Détersion de la peau et des muqueuses Antisepsie des plaies Antisepsie de la peau saine (site d injection et de prélèvement sanguin) Préparation du champ opératoire Lavage antiseptique des mains (hygiénique, chirurgical) Mode d action : d une façon générale, les antiseptiques agissent en altérant l intégrité de la membrane cytoplasmique : oxydation des protéines membranaires, action tensioactive sur la bicouche lipidique (détergent),

Colorants Exemple : éosine Spectre : bactériostatique sur les bactéries à Gram + Diamidines Exemple : Hexamidine Spectre : bactériostatique sur les bactéries à Gram + Carbanilides Exemple : Solubacter (DCI triclocarban) Spectre : bactériostatique sur les bactéries à Gram +

Ammonium quaternaires Exemple : Cetavlon (Bromure de Cetrimonium) Spectre : bactériostatique sur les bactéries à Gram +, fongistatique Biguanides Exemple : Hibiscrub, Hibitane (chlorhexidine) Spectre : bactéricide (Gram + et Gram -) Alcool Exemple : Alcool éthylique 70 C Spectre : Bactéricide et virucide de façon variable

Produits chlorés Exemple : soluté de Dakin (solution d'hypochlorite de sodium) Spectre : étendu : bactéricide, virucide, sporicide, fongicide Oxydants Exemple : Eau oxygénée (peroxyde d hydrogène) Spectre : large = bactéricide, fondicide, sporicide, virucide Produits iodés Exemple : Bétadine (polyvinylpyrrolidone iodée) Spectre : large = bactéricide, fondicide, sporicide, virucide