RBGN-croze

Les mécanismes de résistance
chez les bactéries à Gram négatif
Jacques Croizé
MCU-PH
UFR Médecine - CHU - Grenoble
DU Antibiologie 17 janvier 2007
Structure d’une bactérie
Mode d’action des antibiotiques
Mécanismes de résistance
Résistance naturelle
Mécanismes biochimiques de
résistance
• Inactivation ou modification de
l’antibiotique (B lactamines et aminosides)
• Altération de la cible (macrolides)
• Accumulation diminuée
– Diminution de la perméabilité
– Efflux augmenté
• Souvent mécanismes complexes , mixtes
Mécanismes génétiques de
résistance
• Survenue de mutations dans le génome
bactérien, soit dans le chromosome
(transmission verticale) soit dans les
éléments mobiles (plasmide ou transposon)
(transmission verticale ou horizontale)
• Acquisition d’ADN étranger provenant
d’autres bactéries (tranposon, plasmide,
intégron)
Les b lactamases
Les Béta-lactamases
• Emergence continuelle de nouvelles enzymes chez
entérobactéries, P. aeruginosa et Acinetobacter
• Méthodes d’analyse génétique avec l’amplification
génique et le séquençage ont augmenté le nombre
rendant le phénomène complexe
• Depuis 1960-70, quatre classes (Ambler)
– A,C,D sont des enzymes à sérine active
– B sont des métallo-béta-lactamases (MBL) dont
l’activité à besoin de Zn ++ pour s’exprimer
Les Béta-lactamases
• Classe A : touche péni A puis C3G
– 23 chromosomiques (départ TEM)
– Plus de 120 dérivés des TEM et 50 dérivées de SHV
plasmidiques dont les BLSE comprenant les
céfotaximases (CTX-M) l’amplification génique et le
séquençage ont augmenté le nombre
• Classe B : touche C3G et imipénème (aztréonam
sensible)
– MBL chromosomiques chez les BGN oxydatifs
– MBL plasmidiques chez Pyo (VIM), Acinetobacter
Les Béta-lactamases
• Classe C (C1G puis autres)
– Enzymes naturelles (Case ou AmpC)
– Hyperproduction (BLSE et Case) résistances aux
« C4G »
– Case plasmidique C3G touchées mais pas les C4G
• Classe D pénicillinase peu sensible aux inhibiteurs
– Oxacillinase: Surtout chez pseudomonas puis
entérobactéries
Résistance plasmidique aux
fluoroquinolones
• Jusqu’en 1994, seule résistance par mutation : sur ADN
gyrase, Topoisomérase IV, génes de régulation des
systèmes d’influx (porines) ou de d’efflux
• En 1994, description du gène qnr chez K. pneumoniae,
transférable, sur des plasmides ou des intégrons associées
souvent à des BLSE ou des cases plasmidiques
• Niveau de résistance bas : Nal 32, oflo 1, cipro 0,25
• Fréquence faible en France (étude multicentrique : 22
souches (22/487 BLSE) alors aucune souche sur les 690 R
aux quinolones mais BLSE -
Mécanismes d’efflux actif et
résistance par efflux actif
Système d’efflux
• Définition : ce sont des mécanismes de transport
membranaire universellement répandus chez des organismes
vivants; ils ont un rôle clé dans la physiologie bactérienne
• Rôle : préserver l’équilibre physico-chimique du milieu
intracellulaire en s’opposant à l’accumulation de substances
naturelles ou synthétiques toxiques :transport de substances
nutritives et export de substances toxiques.
• Différenciation des pompes à efflux par :
–
–
–
–
Spécificité ou non des molécules exportées
Structure : une à trois protéines
Type d’énergie nécessaire : ATP ou force proton-motrice
Mode expression : inductible ou constitutif
Structure des systèmes d’efflux actif
• Protéine localisée dans l’épaisseur de la membrane
cytoplasmique assurant la reconnaissance, le fixation et le
transport de substrats proches par leur structure
• La pompe comporte 4, 12 ou 14 segments peptidiques
hydrophobes transmembranaires reliés entre eux par des
boucles hydrophiles extramembranaires. La comparaison
des séquences en acides aminés à permis de les en cinq
grandes familles.
• Elles sont des substrats spécifiques ou sont à spectre large
(multidrug : MD)
• Les pompes MD sont conservées et sont codées par le
chromosome; les pompes spécifiques sont codées par des
plasmides (Tn ou intégron)
Rôle des systèmes d’efflux actif dans la
résistance aux antibiotiques ou aux biocides
• Pompe localisée dans la membrane cytoplasmique va
empêcher l’antibiotique ou le biocide d’atteindre sa cible en
effectuant son efflux actif hors de la bactérie
• Les antibiotiques qui ne pourront atteindre la cible
intracytoplasmique seront plus touchés que ceux agissant
sur des cibles à la surface de la bactérie (B lactamines,
glyco et lipopeptides sont moins touchés)
Les cinq grandes familles des systèmes
d’efflux actif
• MFS ou MF: major facilitator superfamily
– avec 12 ou 14 domaines transmembranaires
• SMR : small multidrugresistance
– avec 4 domaines transmembranaires
• MATE : multidrug and toxic exclusion
Les systèmes d’efflux actif chez les Gram
négatif
• Souvent de types RND
• Codés par gènes chromosomiques ++ avec
systèmes régulateurs complexes permettant
l’adaptation de la bactérie
• Peuvent aussi être codés par
– plasmide ou transposon: Tet
– Intégron : MFS polyrésistance chez STM DT
104
Résistance naturelle chez les Gram négatif
• Ensemble de mécanismes de résistance
– Modification ou hydrolyse de l’antibiotique
– Faible affinité de l’antibiotique sur sa cible
– Imperméabilité ou efflux actif
• La résistance naturelle par efflux est importante
chez les Gram négatif
• La preuve de la résistance par efflux est apporté
– par des expériences d’inactivation de gènes rendant les
bactéries plus sensibles avec des CMI 2 à 16 fois
inférieures aux souches sauvages
– Par l’utilisation d’inhibiteurs de l’énergie membranaire :
réserpine, CCCP
Résistance acquise chez les Gram négatif
• Acquisition de gènes étrangers : tet, cmlA, flo, qac
– Modification ou hydrolyse de l’antibiotique
– Faible affinité de l’antibiotique sur sa cible
– Imperméabilité ou efflux actif
• Surproduction d’un système existant, par mutation
– CMI augmentées modérément : de 4 à 8 fois
– Exemples E. coli et Gonocoque AcrAB-TolC et
MtrCDE : résistance bas niveau Tét, Macro et CMP et
sensibilité conservée de FQ et BL
– Exemple Pyo : suexpression de MexAB-OprM :
résistance à Tic et Azt et certaines FQ
Exemples chez certains BGN
Surveillance de la résistance
• A la fois résultat phénotypique (réponse I ou
R)
• Et mécanismes biochimiques ou
enzymatiques
• Mécanismes génétiques
• Mécanismes moléculaires
Entérobactéries
E. coli – CHU Grenoble
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
Amoxicilline
54
46
48
45
46
47
47
49
57
50
Amoxicilline + A.C.
27
29
34
28
25
28
26
30
29
21
Ticarcilline
39
41
44
42
43
44
44
45
44
47
Ticarcilline + A.C.
9
11
12
12
9
11
11
12
12
13
Tazocilline
3,7
3,2
3,1
3,2
2,7
2,6
3
4
4
4
Imipénème
0
0
0
0
0
0
0,2
0,1
0
0
Céfalotine
33
39
36
31
30
32
33
37
38
Céfotaxime
1,2
1
0,9
0,8
0,4
0,8
0,8
0,6
1,4
Ceftazidime
1,1
1,3
1
0,9
0,4
0,9
0,8
0,6
4,7
Gentamicine
1,5
1,6
2,5
2,5
2,5
3,4
4
4
5,6
4,8
Tobramycine
1,8
1,6
2,1
2,2
2,1
2,8
3,6
3,7
5,7
5,3
Nétilmicine
1,3
1,2
1,6
1,3
1,1
1,3
2,1
1,8
4,5
4,6
Amikacine
0,6
0,4
0,2
0,4
1
0,6
0,6
0,4
1,2
1,3
Cotrimoxazole
24
23
27
26
24
24
23
25
22
23
Acide nalidixique
11
10
12
13
12,5
14
15
16
17
18
Fluoroquinolones
3,8
3,1
5,6
4,7
5,3
7
7,7
8
10
12
Fosfomycine
1,3
0,6
0,5
0,8
1,2
0,9
1,1
0,9
0,1
0,4
1,6
E. coli – CHU Grenoble
1995
2000
2004
Amoxicilline
54
47
50
Amoxicilline + A.C.
27
28
21
Ticarcilline
39
44
47
Ticarcilline + A.C.
9
11
13
Tazocilline
3,7
2,6
4
Imipénème
0
0
0
Céfalotine
33
32
Céfotaxime
1,2
0,8
Ceftazidime
1,1
0,9
Gentamicine
1,5
3,4
4,8
Tobramycine
1,8
2,8
5,3
Nétilmicine
1,3
1,3
4,6
Amikacine
0,6
0,6
1,3
Cotrimoxazole
24
24
23
Acide nalidixique
11
14
18
Fluoroquinolones
3,8
7
12
Fosfomycine
1,3
0,9
0,4
1,6
BGN résistants C3G
• Résistance naturelle
• Résistance acquise
– Hcase
– BLSE (CTXM ou non)
– Case plasmidique
C3G hyperproduction Case
naturelle
E. Cloacae HCase
C freundii Hcase
E cloacae Hcase 2006 2
C3G par BLSE
BLSE au CHU Grenoble
Année
Patients(nbre) E. coli E. aerogenes Autres P. aeruginosa
2000
34
13
16
11
1
2001
21
7
6
9
0
2002
18
3
5
8
2
2003
23
10
3
9
3
2004
40
18
9
17
0
2005
44
35
1
8
0
2006
99
56
12
33
(KP)
2
E. Coli BLSE
E. Coli BLSE - CTXM
C3G R par céphalosporinase
E. Coli résistant céfépime (céphalosporinase plasmidique ?)
Acinetobacter baumannii
Résistance A baumannii
• Résistance naturelle
• Résistance acquise polyrésistance
• Sensibilisation d’une souche épidémique
porteur d’une BLSE type VEB-1 par InVS
en septembre 2003 (synergie TIM avec
CAZ)
Acinetobacter baumannii souche sauvage
Souche « alerte sept 2003 « – AB avec BLSE VEB-1
P. aeruginosa
P. aeruginosa
• Surveillance de la résistance
–
–
–
–
Ceftazidime
Imipénème
Ciprofloxacine
Tobramycine
Détection de MBL carbapénèmase(positif)
P. aeruginosa muqueux sensible
Evolution du pourcentage de résistance de P.
aeruginosa
Ticarcilline
Timentin
Tazocilline
Imipénéme
Céfotaxime
Céfépime
Cefpirome
Ceftazidime
Gentamicine
Tobramycine
Nétilmicine
Amikacine
Oflo/Norfloxacine
Ciprofloxacine
Fosfomycine
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
42
36
41
39
35
41
35
32
33
35
34
45
31
30
36
37
34
40
35
32
34
34
34
46
29
20
20
20
19
23
22
18
22
21
21
25
20
18
12
17
16
21
21
18
21
23
24
23
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
-
-
32
29
18
25
21
22
28
31
32
-
-
47
40
44
44
43
42
43
47
44
37
-
24
20
24
19
19
25
17
15
19
19
18
25
37
33
49
53
47
47
48
50
62
61
58
36
20
17
16
16
13
15
16
18
21
22
19
22
24
18
33
36
37
36
37
38
45
39
40
42
16
12
17
19
18
23
26
25
28
27
26
57
57
60
57
54
59
53
59
65
62
56
25
-
38
39
37
37
34
35
30
30
36
32
31
38
59
56
59
60
51
55
66
63
67
57
43
45
Evolution du pourcentage de résistance de P.
aeruginosa – CHU Grenoble
1995
2000
2004
Ticarcilline
41
32
45
Timentin
36
32
46
Tazocilline
20
18
25
Imipénéme
12
18
23
Céfotaxime
100
100
100
Céfépime
32
22
37
Cefpirome
47
42
-
Ceftazidime
24
15
25
Gentamicine
49
50
36
Tobramycine
16
18
22
Nétilmicine
33
38
42
Amikacine
17
25
25
60
59
-
Ciprofloxacine
37
30
38
Fosfomycine
59
63
45
Oflo/Norfloxacine
Place des BGN dans la
surveillance des BMR
• Bactéries soumises aux mesures
d’isolement septique
– SARM, EBLSE, A baumannii; Pyo CAZR et
IMPR
• Autres bactéries selon leur profil de
résistance
– S. maltophilia