biofilm - CRIOAc Lyon

Persistance
bactérienne et
biofilms dans les IOA
Impact pour la conduite
de l’antibiothérapie
Dr Olivier Lesens
CHU de ClermontFerrand,
Maladies
Infectieuses et
Tropicales
Plan
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Recommandations françaises et biofilm
Définition « clinique »
Formation du biofilm et conséquence pour
l’antibiothérapie
Pénétration des antibiotiques dans le biofilm
Efficacité des antibiotiques sur le biofilm
Quel avenir pour les thérapeutiques antibiofilms?
Recommandations françaises et
biofilm (2009)
3.1.1 Biofilm et biomatériaux
Conséquence :
- une limitation de l’activité de certains antibiotiques, variant
en fonction de la souche bactérienne en cause,
Ce biofilm s’étend en quelques jours à toute la surface du
matériel expliquant qu’un lavage chirurgical tardif au-delà
de 15 jours soit inefficace.
Ces constatations physiopathologiques expliquent la
nécessité, le plus souvent, de l’ablation du matériel et ce
d’autant que : l’infection est ancienne, l’implant est
descellé, l’état immun du patient est défavorable.
Définition
« pratique clinique »

Un biofilm est une communauté de cellules
microbiennes
–
–
–
agrégées entre elles
adhérant à une surface
secrétant une matrice, qui peut contenir des composants de
l’hôte (plaquettes, fibrine…)

–
Jung CJ et al. Platelets enhance biofilm formation and
resistance of endocarditis-inducing streptococci on the injured
heart valve. J Infect Dis. 2012 Apr;205(7):1066-75
Qui communiquent (Quorum sensing)
Conséquences


Tolérance accrue aux antibiotiques
Persistance chez l’hôte malgré le système
immunitaire
–
–

Infection chronique
Récurrence
Par opposition: cellules planctoniques
Formation du biofilm
Bactériémie
Chronicité
attachement initial; attachement irréversible; maturation I;
maturation II;
dispersion.
Conséquences probables pour
l’antibiothérapie

Rapidité de formation
–
–

Traitement précoce
Débuté en per-opératoire, après la réalisation des
prélèvements
Efficace d’emblée
–
–
Connaissance du germe en cause
Large spectre initial, secondairement adapté
Prise en compte de l’efficacité de
l’antibiotique sur le biofilm?

Facteurs actuellement pris en compte:
–
–
–
–
–

Sensibilité du germe  CMI
Pénétration dans le site infecté, concentration élevée
Emergence de résistance, résistance induite (clindamycine)
Biodisponibilité (relai oral)
Interactions, tolérance, terrain
Biofilm?
–
–
Pénétration
Efficacité


Sur les bactéries
Sur la structure


Coefficient de diffusion/eau
pure = 28%
Aucune modification de la
structure du biofilm n’est
survenue lors de l’exposition
à la daptomycine



Utilisation d’un marqueur
d’une taille similaire à la
plupart des ab
Diffusion correcte du
marqueur dans le biofilm
Cl: la pénétration dans le
biofilm n’est sans doute pas
le problème principal
Vancomycine, rifampicine



Dunne WM Jr et al. Diffusion of rifampin and vancomycin through a
Staphylococcus epidermidis biofilm. Antimicrob Agents Chemother. 1993
– « These observations provide evidence that bactericidal levels of
vancomycin, rifampin, or both can be attained at the surface of an
infected implant. Despite this, sterilization of the biofilm was not
accomplished after 72 h of treatment ».
Darouiche RO et al. Vancomycin penetration into biofilm covering infected
prostheses and effect on bacteria. J Infect Dis. 1994
– «failure of glycopeptide antibiotics to cure prosthesis-related infection
is not due to poor penetration of drugs into biofilm but likely due to
diminished antimicrobial effect on bacteria in the biofilm
environment ».
Zheng Z, Stewart PS. Penetration of rifampin through Staphylococcus
epidermidis biofilms. Antimicrob Agents Chemother. 2002
– « Rifampin penetrated biofilms formed by Staphylococcus epidermidis
but failed to effectively kill the bacteria »
Efficacité des ab sur les bactéries du
biofilm




Les pathogènes semblent normalement sensibles aux
antibiotiques car les techniques conventionnelles ne
testent que les bactéries planctoniques
Nécessité d’un antibiogramme « biofilm »
Multiplicité des techniques dans la littérature
Multiplicité des définitions pour une même technique
– CMIB: CMI du biofilm
( BMIC= Biofilm Minimal Inhibitory Concentration) ,

–
sensibilité des bactéries libérées par le biofilm.
CMEB : Concentration Minimale d’Eradication du Biofilm
(MBEC= Minimal Biofilm Eradication Concentration,)

Sensibilité des bactéries dans le biofilm
Les problèmes




Mise en œuvre simple
Reproductibilité/standardisation
Valeur des résultats pour la clinique
Efficacité/éradication
Minimal biofilm eradication concentration
The MBECTM High-throughput (HTP) Assay
Formation du biofilm
Suspension
bactérienne 18 μL
+ 162 μL TSBG
Système à 96 puits pour tester
des biofilms
Minimal biofilm eradication concentration

MEBC = concentration minimale en ab
capable de supprimer toute croissance
bactérienne visible
Journal of orthopaedic research, 2012
The peg lids were then removed and replaced with a conventional
microtiter plate lid. The recovery plates were incubated at 37°8C.
After 2, 5, and 24 h, 10 ml of each sample were obtained and
inoculated on MH agar plates and incubated at 37°8C for 24 h.
After 24 h the colony forming units (CFU) were counted
5. After sonication, remove the peg lid from the recovery plate and
replace the original lid of the microtire plate. The lid of the MBEC™
device may now be discarded into autoclave garbage.
6. Place the recovery plate in the incubator and incubate a minimum
of 24 to 72 h, depending on the organism being examined.
Résultats (1)
Time-Kill essay
Pour ed9
Biofilm/billes de ciments
Pas d’ab
Ciprofloxacine
Ciprofloxacine
+ rifampicine
Test de résistance
Biofilm sur bille de
cimments
2mg/L
x3
Exposition ab 16h
TSBG 8h
Récupération biofilm
TSBG
agar
Résistance avec toutes les associations
Moins avec cipro/rifamp
TSBG agar
+ rifampicine
Conclusion
 Intérêt de l’association cipro/rifamp
Levoflo/rifamp?
Sensibilité FQ et rifamp des entérocoques?
 Aucune association n’est capable

d’éradiquer complètement le biofilm, même
de slt 24h
Apparition de résistance à la rifampicine
Efficacité et tolérance de la rifampicine en association pour le
traitement des infections ostéoarticulaires sur prothèse (IOAP)
à Enterococcus spp.
E. Fiaux, M. Etienne, N. Frebourg, F. Dujardin, H. Migaud, E. Beltrand, L. Legout, C. Loiez,
L. Lemée, F. Caron, E. Senneville
ABSTRACT 135/34O, RICAI 2011

20 IOA à entérocoque sur prothèse
–
–
–
–


7 patients: Levo/rifamp
8: amox/rifamp
2: LNZ/rifamp
3: téico/rifamp
A 2 ans: taux de rémission = 70%
Echec = lavage avec maintien du matériel
Méthode du ring test:
Effet de l’Urokinase sur un biofilm établi de
Staphyloccocus epidermidis
25
20
Témoin Urokinase
(5000 U/mL final)
BFI
15
Témoin Bactérie
10
5
Bactérie + Urokinase
(5000 U/mL final)
Mesure : 5 BFI< biofilm installé
0
0
5
10
15
20
Temps (heure)
25
30
Idem: Trypsine, Lysosyme,
Protéase, Lipase
-2log, p<0,05
Conclusion



Utiliser des doses élevées
La rifampicine reste l’antibiotique le plus
intéressant
Efficacité partielle
Antagonisme
vancomycine/rifampicine
In vitro
En pratique




Il manque encore un outil de référence pour tester la
sensibilité des bactéries dans le biofilm en pratique
clinique
Simplicité, standardisation, reproductibilité, coût
acceptable
Problème de l’efficacité sur la structure du biofilm
Problème de la pertinence de ces tests pour guider
l’antibiothérapie
Dispersion du biofilm

La constitution du biofilm a un coût pour la bactérie → capacité à détruire
le biofilm et à migrer
Blaise R. Boles, Trends in Microbiology. 2011
Modèle de lapin
Conclusion



Traitement précoce, fortes doses
Rifampicine
Avenir:
–
–
Antibiogramme « biofilm » aidant à la prescription
Utilisation d’autres moyens pour disperser le
biofilm