UE8 – De l’agent infectieux à l’hôte -Dr Thibault Date : 14/02/18 Promo : P2 2017/2018 Plage horaire : 10h45-12h45 Enseignant : Dr Thibault Ronéistes : Akhoun Nahema Vasseur Noémie Les Antibiotiques : Structure, mode d’action, mécanisme de résistance, Bactéries Multi-Résistantes et infections nosocomiales I. Définition II. Invention des ATB III. Paramètres d’activité des antibiotiques 1. Spectre d’activité 2. Concentration minimale inhibitrice (CMI) 3. Concentration minimale bactéricide (CMB) 4. Limites des antibiogrammes IV. Liste des antibiotiques V. Mode d’action des antibiotiques 1. Inhibition de la synthèse du peptidoglycane 2. Action sur les membranes 3. Action sur la synthèse protéique 4. Action sur l’ADN 5. Action sur la synthèse de l’ARN 6. Action sur les métabolites intermédiaires VI. Mécanisme de résistance 1. Enzymatique 2. Modification de la cible 3. Imperméabilité 4. Efflux 1 VII. Vers la multi-résistance et au-delà VIII. Pénurie de nouvelles molécules IX. Conséquences X. Conclusion Ceci n’est qu’une introduction aux antibiotiques (ATB). Les ATB sont un vrai souci de Santé Publique aussi bien en France que dans le monde entier. L’objectif du cours n’est pas de connaitre la liste des ATB par coeur (ça sera pour plus tard :/), mais d’avoir une première approche de ce qui a été fait, de la situation délicate actuelle et de ce qui est encore faisable au sujet des ATB. Il est important de s’informer dans le temps. I. Définition Du grec anti : « contre », et bios : « la vie » Un antibiotique est une molécule chimique, d’origine naturelle (pour la majeure partie: plantes, bactéries, champignons,..) ou synthétique, qui détruit ou bloque la croissance des bactéries et possède une toxicité sélective contre la bactérie et non contre l’hôte. Ils s’opposent aux antiseptiques. Un antiseptique c’est un tue tout. Antiseptique : utilisation locale uniquement. Il a pour fonction de tuer un maximum de germes de manière non sélective. Un ATB est une molécule spécifique contre un germe donné. Il a pour objectif de tuer uniquement ce dernier et si possible de n’avoir aucun effet négatif sur la personne qui en prend. Un antibiotique ne doit pas être toxique pour l’homme, ça s’ingère et ça s’injecte. Il doit avoir une activité complètement sélective contre les bactéries. Mais ce n’est pas complètement vrai, on a quand même des gros bazookas à l’heure actuelle, c’est-à-dire qu’on tue les mauvaises bactéries mais on n’est pas aussi sélectif qu’on le voudrait, sinon on n’aurait pas d’effets secondaires suite aux ATB. Certes si on est efficace on réussira à tuer les germes mais on va aussi tuer aussi toutes les bactéries qui sont sensibles à cet ATB dans notre tube digestif, et à un moment donné cela va modifier notre flore et on va garder dans notre flore commensale que des bactéries résistantes. La plupart des molécules sont parfaitement naturelles, elles sont fabriquées en général par des champignons ou des bactéries (pour se protéger contre les autres bactéries, pour se propager) => Principal moyen de découverte d'antibiotiques. Elles peuvent également être synthétiques. Ils agissent via le blocage d’une étape essentielle du développement des bactéries, de façon à tuer ou à inhiber la croissance de la bactérie. 2 Cela peut agir sur: la synthèse de la paroi, les peptidoglycanes de la membrane, la synthèse de l’ADN, la synthèse de l’ARN, la traduction, la production d’énergie, de métabolites … L’ATB agit sur un moment clé du fonctionnement de la bactérie pour la tuer ou du moins arrêter sa croissance et laisser le reste au système immunitaire. II. Invention des ATB Depuis l’Antiquité, on a pu recourir empiriquement à des moisissures se développant sur le pain, le soja… On a trouvé des traces de tétracycline retrouvées sur les restes du peuple nubien 2000 ans avant JC. On n’est pas sûr qu’ils utilisaient les tétracyclines à visée antibiotique, puisqu’ ils faisaient de la bière et que le grain utilisé dans la préparation de la bière contient des bactéries appelées streptomycines, productrices de cet antibiotique. Cet exemple n’est pas le seul, on a trouvé des traces d’antibiotiques chez les Egyptiens et d’autres populations antiques… Plus récemment, à partir des années 1850, on a longtemps tâtonné, et on a commencé à se rendre compte qu’on pouvait guérir le mal par le mal, en introduisant une bactérie chez une personne infectée, la bactérie introduite guérissant la première infection: c’est la compétition bactérienne. En 1877, Pasteur a trouvé qu’en injectant à des rats de l’anthrax et diverses bactéries du sol, ils ne faisaient pas la maladie du charbon. En 1885, on a réussi à traiter une tuberculose en pulvérisant du Bacterium termo. (Arnaldo Cantani) En 1887, en injectant de streptocoques à des animaux, qui protègent du choléra. (Rudolf Emmerich) En 1928 : la pénicilline découverte par Fleming, active contre les staphylocoques dorés. Cependant il a fallu une vingtaine d’année pour l’utiliser. En 1932, Prontosil®, un sulfamide, premier antibiotique de synthèse à être passé sur le marché. En 1939, tyrothricine : 1er antibiotique commercialisé en application locale. Utilisation locale des ATB surtout pendant la 2nde Guerre Mondiale pour guérir les blessures et les ulcères (éviter la gangrène), et expansion totale des ATB après la guerre (de synthèse ou naturelle). – 1944, streptomycine – 1952, érythromycine – 1956, vancomycine – 1962, quinolones – 1980, fluoroquinolones – 2000, le Linezolide® Au début on a découvert une multitude d’antibiotiques mais depuis la découverte est ralentie, on améliore plutôt des molécules déjà existantes. Ce qu’il faut retenir c’est qu’au siècle dernier avec l’invention et la commercialisation des différents antibiotiques, on a gagné en moyenne pour l’être humain 15 ans d’espérance de vie supplémentaire. 3 Par comparaison, si aujourd’hui on inventait le traitement miracle qui guérirait absolument tous les cancers qui existent, on ne gagnerait qu’entre 1 – 1,5ans d’espérance de vie sur la moyenne, ce n’est rien par rapport à ce qu’on a gagné avec les ATB. Pareil pour les maladies cardiovasculaires, on ne gagnerait que 6 mois d’espérance de vie. Parce que les maladies infectieuses touchent la plupart du temps toutes les populations contrairement au cancer où la moyenne d’âge est élevée. III. Paramètres d'activité des ATB Quand on parle d’antibiotiques il y a 3 notions qu’il faut connaître : - Le spectre d’activité de l’antibiotique - La concentration minimale inhibitrice : CMI - La concentration minimale bactéricide : CMB 1. Spectre d’activité : Un spectre d’activité, c’est la liste des espèces bactériennes sur lesquelles un ATB agit. C’est propre à chaque antibiotique. Il faut savoir que chacun de ces germes peuvent muter ou se conférer des mécanismes de résistance, et donc peuvent sortir du spectre d’activité de l’ATB. Cette notion est évolutive dans le temps (réévaluée tous les ans par le comité d’antibiothérapie). 2. Concentration minimale inhibitrice (CMI) : Définition arbitraire, donnée in vitro: c’est la concentration minimale d’un antibiotique qu’il faut pour inhiber totalement la croissance de 106 bactéries/mL (un inoculum) qu’on inocule à 37°c pendant 18H. 3. Concentration minimale bactéricide (CMB) : C’est un peu la même chose que la CMI sauf qu’au lieu d’inhiber la croissance, c’est la concentration minimale pour tuer 99,9 % de votre inoculum initial qui était de 106 bactéries/mL inoculées pendant 18H à 37°. La CMI et la CMB sont caractéristiques d’un antibiotique pour une bactérie donnée. Ce sont complètement des données de laboratoires. Ex l’Augmentin va jouer sur 60 espèces de bactéries différentes, sur la bactérie A il va avoir une CMI et CMB de tant, alors que pour la bactérie B il va avoir une CMI et CMB différente. • Quand on a un rapport CMB/CMI qui est proche de 1 : la concentration minimale pour tuer les bactéries est très proche de la concentration minimale pour inhiber leur croissance, on dit que l’antibiotique est bactéricide. Il va rapidement tuer la bactérie. Ce sont ceux qu’on essaye de privilégier en pratique clinique car l’objectif premier est de tuer les bactéries. 4 • Si vous avez un rapport CMB/CMI qui est supérieur à 2 : cela veut dire qu’il faut une concentration beaucoup plus importante pour les tuer. Vous allez inhiber rapidement leur croissance mais vous n’allez pas les tuer. A ce moment-là on dit que l’antibiotique est bactériostatique. On les utilise en deuxième intention, en sachant que c’est le système immunitaire qui va prendre le relais. Ce sont des antibiotiques qui permettent de limiter la prolifération des germes, ils représentent la majorité des ATB aujourd’hui. À partir du moment où vous êtes devant un patient qui est immunodéprimé ou quand vous avez un patient qui est très vieux ou un bébé très jeune et qu’il est en état de choc septique, on va privilégier un antibiotique qui sera bactéricide. Plus le problème de santé est grave, plus on aimera utiliser un ATB qui est bactéricide, mais parfois on n’a pas le choix et on utilise les bactériostatiques et on fait confiance au système immunitaire pour terminer le travail. Dans la pratique pour savoir la CMI, on met un inoculum de 10 ! 6 bactéries par ml à 37°c en couche monocellulaire et on rajoute des pastilles d’antibiotique. On attend 18H et on regarde les ronds d’inhibition autour des pastilles, lorsque les bactéries ont reculé au contact des antibiotiques. Le diamètre d’inhibition nous permet de calculer la CMI par un calcul mathématique. Maintenant c’est fait grâce à des automates. Dans la pratique clinique, lors d’une infection on va faire un prélèvement (urinaire, sanguin…) qui va être mis en culture au laboratoire. Le laboratoire donnera la bactérie présente dans l’échantillon et un antibiogramme qui nous donnera sa sensibilité à différents types d’antibiotiques pour nous aider à prescrire dans la pratique courante. Lecture d’un antibiogramme pour in-vivo: ! 5 Un antibiogramme est une liste des ATB sur laquelle soit la bactérie est sensible soit elle est résistante. Ca va donner une aide pour la prescription d’ATB. Nous avons le comité d’antibiotique de la société française de microbiologie (CA-SFM) qui décrit pour chaque couple de bactérie-antibiotique, une concentration critique inférieure c et supérieure C telle que : • si CMI < c : la bactérie est sensible, et donc l’antibiotique va marcher. • si CMI > C : la bactérie est résistante et le traitement ne va pas marcher. La quantité d’antibiotique qu’il faut en pratique clinique pour tuer la bactérie est trop importante. • si c < CMI < C : résultat intermédiaire, vous décidez parce que nous on ne sait pas trop en fait. On le considère de plus en plus comme résistant. Comment c et C sont trouvées ? Ce sont des données expérimentales à partir d’essais cliniques. On va donner à une population standard l’antibiothérapie en question et on va regarder en moyenne avec la posologie standard quelle est la concentration dans le sang de l’ATB, et ça c’est le c. • Si la CMI est inférieure à c alors on aura dans le sang assez d’ATB pour inhiber la bactérie, elle est sensible. Il faut bien comprendre que si vous avez une CMI qui est inférieure à c, ça va marcher puisque la concentration d’ATB dans le sang va être supérieure au CMI et donc va autoriser de façon normale l’inhibition de la croissance de la bactérie. Ex : on prend la toute la promo comme population, on donne 3g d’Augmentin à tous (posologie standard), on regarde la concentration moyenne d’Augmentin dans le sang de tous : moyenne= 10mg/mL d’Augmentin dans le sang. Le laboratoire dit que la CMI pour inhiber un inoculum est de 5mg/mL. En moyenne dans la population, on a 10mg/mL, donc on est au-dessus: en théorie l’antibiothérapie va fonctionner. • De la même façon si votre CMI trouvée est supérieure à C, qui est la dose maximale que vous allez avoir dans le sang du patient quand vous mettez une forte dose d’ATB (juste inférieure à une dose toxique), vous n’êtes même pas capable d’inhiber la croissance des bactéries alors que c’est le maximum que vous allez obtenir dans le sang de votre patient, ça veut dire que ça ne va pas marcher. La bactérie est résistante. Les limites: la population test n’est pas représentative de toute la population car on élimine les femmes, les personnes âgées et les enfants, les échantillons de malades ne sont pas forcément représentatifs. C’est le résultat global de l’intégration de ces données sur des populations standards, avec le résultat global des concentrations des ATB qui sont trouvées sur les différents sites d’infections les plus fréquents, pour nous sortir ceci : Le problème qui se pose, c’est que tout ceci est très théorique. 6 4. Limites des antibiogrammes L’obtention de l’antibiogramme n’est que la première étape de la prescription du bon ATB. • La première des limites est la condition de pousse in vitro (18h, 37°C), qui est différente des conditions in vivo avec ce qui se passe chez un patient qui est peut-être à 40°C et une croissance de bactéries qui peut aussi bien se dérouler pendant 4h ou 20h. • Deuxième limite, l’antibiogramme ne tient pas compte de l’effet inoculum et du site de l’infection. Effet inoculum : c’est la quantité de bactérie qui infecte la personne. Lorsque l’on regarde la CMI ou même la CMB, on fait l’expérience pour 10 ! 6 bactéries/ml, or les infections peuvent très bien être de l’ordre de 10 ! 7 bactéries/ml, voire plus, ce qui dans ce cas ne fonctionnera pas. Pour des concentrations inférieures à 10 ! 6 bactéries/ml, théoriquement, cela fonctionne. L’effet inoculum joue un rôle important car lors d’une infection qui met en jeu beaucoup de bactéries, il y a plus de difficultés à traiter, et même si sur l’antibiogramme il est marqué sensible, cela ne marchera pas forcément à cause de cet effet inoculum. (Ex: péritonite sur appendicite suite à une effraction du tube digestif où il y a 10^9 bactéries/ml). Cela dépend aussi du site de l’infection, car les essais cliniques sont faits sur des sites qui sont faciles d’accès (sang), d’où une différence qui peut être notable avec un autre site d’infection possible (foie, LCR, poumons …). Il faut donc prendre en compte le site de l’infection ainsi que la capacité de chaque ATB à diffuser dans chaque compartiment. Une bactérie peut très bien être sensible à un ATB, le problème c’est l’ATB ne va peut-être pas jusqu’au site de l’infection (ex : méningite, prostate…) ! 7 • Troisième limite, l’antibiogramme n’explore pas l’effet bactéricide. L’antibiogramme ne rend pas compte de la nature de chaque ATB (bactéricide ou bactériostatique): le risque est alors de traiter quelqu’un d’immunodéprimé avec des bactériostatiques, mais que le système immunitaire se soit pas présent pour terminer le travail. Il faut donc vérifier si l’ATB à prescrire est bactéricide ou pas sur le type de germe concerné. Le problème est qu’un ATB peut être bactéricide sur une bactérie et bactériostatique sur une autre. Nous avons à l’heure actuelle une idée globale de quel ATB est plutôt bactéricide (pénicilline, tétracycline) ou bactériostatique, mais il faut vérifier à chaque fois selon le germe et aussi en fonction du patient à traiter. • Quatrième limite, l’antibiogramme n’explore pas l’effet post-ATB (EPA). ! Effet post-ATB: le temps que va mettre la bactérie pour se réparer avant de recroître une fois que l’ATB a été complètement éliminé de l’organisme. Lors d’une mise sous antibiothérapie, l’ATB va abimer, détruire ou tuer la bactérie. Tant que l’ATB est présent dans le sang, cela fonctionne, mais au moment où l’ATB disparait de la circulation sanguine, certains ATB continuent à agir car ils ont suffisamment abimé les bactéries pour qu’elles n’arrivent pas à reprendre leur croissance directement. Il y a certains ATB qui ont des effets post-ATB prolongés: c’est plutôt positif, cela veut dire que quand on met une dose on a le temps avant de mettre la dose suivante. Au contraire, il y a d’autres ATB qui n’ont aucun effet post-ATB, ce sont des ATB qui doivent être pris en continu pour éviter l’échec du traitement. Il faut prendre en compte l’effet post-ATB dans la prise en charge d’un patient en adaptant les posologies et la façon de le prescrire (équivalent T1/2 pour les autres médicaments): en continu pour les ATB avec effet post-ATB très cours, toutes les 2h, …. • Cinquième limite: c’est l’induction de tolérance (résistance adaptative) → effet 1ère dose des aminosides. 8 Pour que certains ATB marchent, ils nécessitent un transporteur pour aller à l’intérieur de la bactérie sur son site d’action. Lors de la première prise d’ATB, la bactérie voit qu’elle est tuée si l’ATB atteint son site d’action à l’intérieur d’elle-même, il y a alors une Down Regulation du transporteur. Ainsi après cette première dose d’ATB, l’efficacité de celui-ci est moindre, il faut donc pour certains ATB (pas dans le cas d’une prise en continu), ne pas mettre trop vite la deuxième dose car cela correspond à la période réfractaire. Il faut également attendre pour que la bactérie redevienne sensible à l’ATB. Avant la 1ère dose la CMI est à 1, après la 1ère dose elle passe de 1 à 8. Après la 2ème dose, la CMI passe à 12 et la bactéricidie devient quasi nulle. La bactérie s’est adaptée, la 1ère dose est efficace, mais le reste est inutile. • Enfin sixième limite, l’antibiogramme n’explore pas les variations de concentration et de volume de distribution (VD). ! Un Vd c’est une courbe de Gauss. Chez les sujets sains, la courbe de Gauss est relativement pointue: on a tous plus ou moins le même Vd. Mais chez quelqu’un de malade ce n’est pas pareil: elle est beaucoup plus étalée. Le problème de ces valeurs théoriques obtenues, c’est qu’elles ont été faites sur des personnes saines. 9 Dans un cas de figure le Vd va être très restreint, l’ATB va rester dans le compartiment sanguin, et chez un autre patient avec le même ATB et la même posologie l’ATB va diffuser et aller dans tous les espaces de l’organisme. Du coup d’une personne à l’autre avec le même type d’infection on a des Vd totalement farfelus et imprévisibles. VD grand, bonne diffusion de l’ATB. VD modéré, efficacité max de l’ATB dans le sang, mais pas ailleurs. Pour un type d’infection Cmin (concentration minimale qu’on voulait dans le sang du patient pour être bien efficace) on voulait être 5 fois au-dessus de la CMI, ça nous permettait d’être à peu près sûrs d’être efficaces. Pour cet ATB il fallait être à une concentration sanguine de 20 mg/L ce qui représente une grosse dose. On s’est tout de même rendu compte qu’avec un panel de patients on se retrouve avec des concentrations dans le sang de 0.5 à 39 mg/L, dont seulement 24% avait une concentration > 20mg/L On ne peut donc pas savoir si on va être efficace, à l’heure d’aujourd’hui on agit plutôt à l’aveugle. IV. Liste des ATB Βétalactamines ! 10 Il existe plus de 10 000 molécules antibiotiques, mais seulement une centaine sont utilisables en thérapeutique. Les autres sont trop toxiques, trop instables ou ont une biodisponibilité insuffisante chez l'homme. Ceux qu’on utilise le plus sont ceux de la famille des Bétalactamines qui représentent plus d’1/3 des ATB utilisés (A connaitre !!). V. Mode d'action des ATB Les ATB vont agir à des moments clés de la vie bactérienne. ! Les ATB agissent par exemple : (SAVOIR OÙ ÇA PEUT AGIR MAIS PAS LA CORRESPONDANCE ENTRE LES ATB ET LEURS LIEU D’ACTION, SAUF BETALACTAMINES) - Chez les Bétalactamines: ça va agir sur la synthèse du peptidoglycane comme les glycopeptides et les fosfomycines. Pas de peptidoglycane = pas de bactérie car la membrane est désorganisée. Ils sont bactéricides. - Polypeptides: détruisent/désorganisent la membrane cytoplasmique, peu utilisés car toxiques pour l’audition. - Nitro-imidazoles, quinolones (grandes familles largement prescrites en pratique de ville) : synthèse de l’ADN - Rifampicine: synthèse ARN, ATB utilisé contre la tuberculose entre autres. 11 - Linézolides, aminosides, tétracyclines, macrolides, chloramphénicols: action sur la traduction. Ils ne sont que bactériostatiques, même si on agit sur la traduction à un moment, on ne tue pas la bactérie, elle n’arrive plus à synthétiser ses protéines mais cela ne la tue pas. - Sulfamides : synthèse des métabolites intermédiaires. Nb : ne pas connaître quel ATB agit sur quel cible mais retenir les cibles potentielles. Il existe des bactéries Gram+ ou Gram- qui fixent ou non la coloration de Gram. Les Grams + ont une couche épaisse de peptidoglycanes et les Grams– ont une double couche protégée par une couche externe. Ce ne sont donc pas les mêmes ATB qui passent à l’intérieur de l’une est de l’autre. Pour les Grams -, il faut un certain nombre de transporteur pour y entrer 1. Inhibition de la synthèse du peptidoglycane Les Bétalactamines ainsi que les glycopeptides et la fosfomycine agissent sur la synthèse des peptidoglycanes. Les peptidoglycanes font partie de la membrane externe des bactéries. Pas de peptidoglycane = pas de bactérie. ATB agissant sur les peptidoglycanes : bétalactamines, fosfomycine, glycopeptides. Un peptidoglycane correspond à des pentapeptides qui vont s’associer avec le NacMur, et former un précurseur du peptidoglycane qui va traverser la membrane cytoplasmique. Une dernière étape va ensuite permettre de faire le peptidoglycane définitif. => β-Lactamines Fixation aux PLP « Protéines Liant la Pénicilline », enzyme (transpeptidase) de la membrane cytoplasmique impliquée dans la phase terminale de l’assemblage du peptidoglycane. L’assemblage définitif ne peut pas se faire, donc cela tue la bactérie par manque de membrane. 12 => Glycopeptides Agissent juste un peu en amont sur un précurseur du peptidoglycane. Molécule énorme qui va gêner l’assemblage intermédiaire du peptidoglycane. Tellement grosse qu’elle ne peut pas agir sur les Grams – qui ont une membrane externe. Agit uniquement sur les Grams +. => Fosfomycines Agissent encore un peu plus en amont à l’intérieur de la bactérie toujours sur la même voie de synthèse du peptidoglycane. Agissent sur la pyruvate-N-acétylglucosamine-transférase, enzyme permettant de constituer les précurseurs du PG. Une bactérie sans peptidoglycane est une bactérie morte. Donc ces 3 types d’ATB sont des ATB bactéricides. 2. Action sur la membrane. (très peu utilisés à l'heure actuelle car très toxiques) (passe très vite dessus) => Polypeptides. Désorganisent totalement la bicouche lipidique. Aussi bactéricides. ATB type de cette famille est la colimycine. Dissociation de la bicouche phospholipidique. Désorganisation des membranes et fuite du contenu intracellulaire, mort de la bactérie. C’est aussi une action qui est bactéricide puisque si on n’a plus de membrane, on n’a plus de bactérie. Cela s’utilise principalement comme aérosol chez les jeunes qui ont des mucoviscidoses, qui ont des bactéries multi-résistantes Gram-, chez qui il n’y a plus rien qui fonctionne comme ATB on est obligé de faire des cures régulières. 3. Action sur la synthèse protéique. Beaucoup d’ATB agissent sur la synthèse de protéines (traduction). La plupart sont bactéristatiques puisqu’ils ont un site d’action à l’intérieur de la bactérie qui est plus difficile à atteindre et ils désorganisent pas tous suffisamment au point de tuer la bactérie. Les aminosides arrivent à tuer les bactéries, ils sont bactéricides, mais ils ne le sont tous pas. Ils ont plusieurs sites d’action. Il y a le ribosome avec une sous-unité 30s et une sous-unité 50s, il y a l’ARN qui passe d’un côté et la traduction qui se fait avec le polypeptide qui sort de l’autre côté. On a: les aminosides, les macrolides, les tétracyclines, les linézolides, chloramphénicol etc. Ils agissent à plusieurs endroits possibles sur les ribosomes. 13 Il faut savoir qu’à un endroit ou à un autre ces ATB vont, en se fixant soit sur le sous unité 30S, soit 50S, soit le complexe 70S, bloquer la synthèse de protéines. 4. Action sur l’ADN. => Fluoroquinolones : Inhibition de la réplication de l’ADN. En antagonisant la sous-unité de la gyrase A (topoisomérase: enzyme responsable de l’enroulement et du déroulement de l’ADN pour la transcription) => En empêchant cette gyrase de fonctionner, on empêche le déroulement de l’ADN et donc on empêche la réplication de l’ADN. => Nitro-imidazolés: interfèrent avec la synthèse de la thymine et provoquent des coupures d’ADN. 5. Action sur la synthèse de l’ARN : =>Rifampicine (chef de file) : Bloque la transcription par la liaison à la sous-unité β de l’ARN-polymérase bactérienne. 6. Action sur les métabolites intermédiaires. ! Exemples types: ce sont les ATB qui agissent sur la synthèse de l’acide folinique qui va être essentiel à la croissance de la bactérie. L’acide folinique est un cofacteur impliqué dans la synthèse des purines et de certains acides aminés essentiels. On ne pourra pas répliquer l’ADN parce qu’on va manquer de bases. On agit sur des cofacteurs de la synthèse de l’ADN. 14 VI. Mécanismes de résistance Nous avons un certain nombre de mécanismes de résistance qui apparaissent et qui se disséminent de plus en plus dans nos bactéries, qui font que même si on avait des ATB qui étaient magiques, à un moment donné, on se retrouverait avec des ATB qui fonctionneraient de moins en moins bien, des spectres d’activité (espèces sensibles pour un type d’ATB) qui se réduiraient suite aux résistances bactériennes par 2 mécanismes. ! • Résistance naturelle: c’est une transmission fixe, chromosomique, constante, verticale (« de papa bactérie à bébé bactérie »), constitutive (tel type de bactérie est naturellement résistant à tel type d’ATB, c’est comme ça.). Elle définit le spectre d’activité de l’ATB. Ex: la vancomycine est une très grosse molécule qui ne peut agir qu'à l'extérieur des membranes. Quand on a une bactérie à Gram – on a une double couche, donc on n’a pas de porines ou autres systèmes de transport permettant à l'antibiotique d'aller à l'intérieur. Les glycopeptides sont des molécules trop grosses, elles ne pourront jamais agir sur les bactéries à Gram -. Il y a résistance naturelle grâce à leur membrane externe. On ne peut pas agir dessus. Cette résistance naturelle est connue, en revanche ce qui pose problème, ce sont les résistances acquises. On a tel ATB qui fonctionnait mais qui ne fonctionne plus. • Résistance acquise: quelques souches d'une espèce vont acquérir un nouveau type de caractéristique et vont le répandre par modification de l'équipement génétique et vont devenir résistantes à la bactérie. Elle se fait par deux types qui sont : 15 - Néo mutation (mutation sur l'ADN de la bactérie). C'est un phénomène à transmission verticale, rare, chromosomique, stable, spontanée, qui survient tous les 10^9 réplications par exemple. Cette mutation est spécifique d'un ATB et d'une famille. Transmission verticale: c'est une propriété qui se transmet de la bactérie mère aux bactéries filles et qui reste stable dans le temps. Mais ce qui pose vraiment problème c’est : - Résistance extra-chromosomique qui est problématique dans la résistance acquise (ce sont de véritables épidémies au sein des bactéries). C’est un gain de matériel extra-chromosomique avec des germes de résistance dedans qui vont se disséminer. Ce sont des éléments génétiques mobiles (transférons, plasmides, intégrons...) qui vont aller se balader de bactérie à bactérie, et apportent des gènes de résistance. Ce mécanisme à transmission horizontale est fréquent, contagieux, non spécifique (plusieurs AT,CB sont concernés), comme une épidémie. Cela modifie les flores bactériennes des patients, et on se retrouve avec des gros problèmes de Santé Publique. Transmission horizontale: c'est une propriété qui se transmet entre bactéries voisines (phénomène contagieux). Responsable de la multi-résistance aux antibiotiques. Ceci peut se faire entre bactéries d’espèces différentes. Cela pose de réels problèmes en thérapeutique. Il y a 4 grands mécanismes de résistance qui existent (et qu’il faut connaitre): • • • • Enzymatique (+++) : le plus fréquent => la bactérie va produire des enzymes qui vont inactiver les ATB. C’est LE grand mécanisme de résistance. Modification de la cible => l’ATB a une cible spécifique, si la bactérie mute la cible, l’ATB ne fonctionne plus. Imperméabilité => la bactérie devient imperméable, par exemple pour les GRAM -, elles changent leurs porines qui deviennent imperméables, l’ATB ne parviendra plus à passer pour atteindre son site de fixation. Efflux => l'ATB entre dans la bactérie mais une pompe le renvoie à l'extérieur. La plupart du temps, elles utilisent les 4 mécanismes simultanément. 16 1. Enzymatique Mécanisme de résistance très fréquent, très important et très varié. C’est la synthèse par la bactérie d’une enzyme qui va inactiver l’ATB. Exemple : les β-lactamases, au moins 350 enzymes maintenant identifiées. ! Les β-lactamases sont les enzymes qui vont inactiver la β-lactamine. C’est un mécanisme qui fonctionne très bien pour les bactéries et qui va faire que dès que l’on mettra un nouvel ATB sur le marché, l’enzyme sera synthétisée par la bactérie dans les 2 ans qui suivront, ce qui inactivera l’ATB. On a donc notre synthèse de peptidoglycanes (PDG) par la PLP (fixée sur la membrane plasmique). On est donc ici à la surface de notre membrane cytoplasmique et on est à l’endroit où notre bactérie synthétise notre PDG dont elle a besoin pour vivre. Et il se trouve que sur cette PLP on a un site de fixation pour notre ATB (petit triangle bleu) qui va inactiver la PLP et arrêter la synthèse PDG ce qui va tuer la bactérie. C’est comme ça que fonctionne une β-lactamine (ATB). ! Ainsi notre bactérie va synthétiser sa β-lactamase qui est une enzyme mobile qui mime le site de fixation de la PLP avec une affinité supérieure pour l’ATB que la PLP. Ainsi cette enzyme est un leurre pour l’ATB. Et la PLP va continuer à faire son travail tranquillement. C’est le premier mécanisme de défense d’une bactérie contre un ATB. 17 ! On va alors synthétiser de l’acide clavulanique qui est un leurre d’ATB qui va se fixer sur le leurre de la PLP, il va donc bloquer toutes les β-lactamases ce qui laisse la place à notre ATB pour aller se fixer sur la PLP, la bloquer, arrêter la synthèse du PDG, désorganiser la bactérie et provoquer sa mort. Par ailleurs notre leurre à une affinité supérieure pour la β-lactamase et n’a pas d’affinité pour la PLP. La bactérie va alors hyper produire la β-lactamase: non seulement elle va bloquer le leurre de l’ATB, mais en plus il y a tellement de β-lactamases que cela aura aussi une affinité pour l’ATB et du coup la PLP va continuer à fonctionner normalement. En plus de ça, la bactérie va muter sa β-lactamase qui va perdre son affinité pour le leurre mais elle garde son affinité pour l’ATB. Du coup elle n’a même plus besoin d’être hyper produite. On a toujours un train de retard, c’est pour cela que c’est difficile à traiter, il faut en permanence s’adapter, c’est le problème de la course à la résistance. 18 2. Modification de la cible Affinité diminuée ou cible modifiée. Exemple: S. aureus (doré) résistant à la méticilline (SARM) multirésistante: mutation de la PLP → PLP2a → Résistance à toutes les β-lactamines. ! Notre ATB normalement se fixe sur la PLP et la bloque mais cette PLP va muter devenant la PLP 2a qui change la configuration du site de fixation de l’ATB et la cible devient ainsi résistante à l’ATB. Ceci résiste à toutes les β-lactamines car elles ont besoin de ce site de fixation: c’est donc un véritable problème. 3. Imperméabilité Défaut d’entrée de l’ATB dans la bactérie => concerne les Grams uniquement car présence d'une membrane externe. Rappel : les Grams + n’ont pas de membrane externe. Les porines permettent de faire passer des substances vitales pour la bactérie et les ATB. S’il y a modification de la porine, les ATB ne peuvent plus passer. 4. Efflux Extrusion de l’ATB de la bactérie. Ce sont des mécanismes actifs de pompes qui font en permanence ressortir ce que vous avez fait rentrer, on n’arrive donc plus à notre cible et ça ne fonctionne donc plus. -> En général les bactéries utilisent plusieurs techniques de résistances 19 VII. Vers la multi résistance ! C’est une vraie course contre la montre… Mise de pénicilline G sur le marché, et hop émergence de souches de S.aureus productrices d’une pénicillinase et ainsi de suite. Donc depuis 1940 c’est une course contre la montre, tous les ATB qu’on met en place sont confrontés aussitôt à une production d’une enzyme inhibitrice de cet ATB et ceci quelle que soit la manière de le prescrire. Question/réponse 2016 : Les résistances se développent si vite à cause du nombre de bactéries ? Il se trouve que dans le tube digestif, tu as 10^9 bactéries/ml de selles. Il y a plus de bactéries dans le corps humain de que cellules humaines du coup, on est nous-mêmes des réservoirs gigantesques heureusement on s’entend bien avec ces bactéries et on en a besoin pour digérer ce qu’on mange. Il suffit qu’il y ait à un moment une faille dans le système immunitaire pour que tout s’amplifie rapidement, c’est une vraie course contre la montre qu’on ne gagnera jamais… En plus de ça, la transmission peut se faire d’un patient à un autre : pneumonie par la toux… D’où l’intérêt d’un travail en amont de prévention efficace (hygiène). Mais heureusement que les ATB ne font pas tout le travail et sur une personne en bonne santé il y a une grosse partie du travail qui est faite par son système immunitaire. Mais les personnes fragiles, vielles, avec des traitements immunosuppresseurs et là on est souvent dans une impasse. Vers la multi-résistance… Les BMR (Bactéries Multi-Résistantes) sont des bactéries qui ne sont sensibles qu'à un petit nombre de familles ou de sous-familles d'antibiotiques, ce petit nombre variant de 0 à 3. Quand on n’a plus que 3 sous-familles qui fonctionnent sur la totalité des ATB qu’on a vu on a une BMR. (Aujourd’hui on parle aussi de BHR= Bactérie Hautement Résistante, c’est la même chose). 20 Les BMR sont surtout retrouvées à l'hôpital mais pas uniquement. (De plus en plus à l’extérieur). Il existe des porteurs qui vont les disséminer à leur entourage. Les BMR représentent 20 à 30% des cas des Infections Nosocomiales. Elles peuvent être des bactéries commensales de l'Homme comme Staphylococcus aureus = Staphylocoques dorés (sous les ongles, dans le nez, sur la peau) et les entérobactéries (du tube digestif), mais on voit aussi apparaître de plus en plus de germes saprophytes de l'environnement, dans les systèmes d'eau, les clims, (Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophila...). • De nombreuses épidémies de BMR ont été rapportées dans les différents hôpitaux français => c'est un problème de Santé Publique ! Les carbapénémases sont les dernières générations de β-lactamines. Donc cela fonctionne effectivement en épidémie. Et une fois qu’on a une épidémie de BMR dans le service ben c’est la merde : il faut tout décontaminer, déplacer les malades etc… • L’administration répétée d’ATB aux animaux et l'administration répétée d’ATB à l’homme favorisent l’acquisition et la dissémination de BMR ainsi que des pressions de sélection, ce qui conduit à l’élimination des bactéries sensibles. Les animaux : 50% des antibiotiques sur la planète sont destinés aux animaux (pour les soigner ou comme facteurs de croissance pour accroître le rendement cf cours précédent…) (données OMS). -> Les animaux deviennent résistants à ces ATB. Quand l'Homme les mange, il devient alors lui aussi résistant à l’ATB. Depuis 2005, les ATB comme additifs alimentaires ont été interdits en Europe… (Aucun moyen de la vérifier) En France il y a environ 10 personnes qui sont payées pour vérifier que cette loi est bien appliquée. Donc en gros c’est le genre de choses qui sont dans les textes de loi mais qui ne sont pas du tout appliquées (en plus les agriculteurs sont rarement de bonne foi…). Donc c’est extrêmement difficile même quand on veut l’appliquer parce que les origines asiatiques (encore les chinois… #Ronan..) ou sud-américaines des médocs ne sont pas garanties. C’est probablement en bonne partie à cause de ça qu’on a des BMR. 21 Le tube digestif de l’homme est à chaque fois colonisé par l’enterroccus galinarum qui vient des poules. En fait ce sont des germes qui sont spontanément résistants à tous les ATB qui sont dans notre tube digestif: ceci est dû à l’ingestion de poulet ayant était traité par ce type d’ATB. Les Hommes : France, grosse consommatrice d’ATB Sur ce graphique on voit la consommation communautaire en médecine de ville, et on voit qu’en 4è position maintenant, on a la France qui est une grosse prescriptrice d’ATB. Loin derrière on peut remarquer des pays au niveau économique plus bas, mais également, certains comme le Danemark qui prescrivent les ATB de façon beaucoup plus raisonnée et beaucoup moins systématique. Malgré les campagnes de sensibilisation, l’utilisation d’ATB continue de s’accroître. 22 Les ATB constituent un gros budget pour l’hôpital. En 2012 est menée une enquête nationale de consommation des ATB à l’hôpital: sur 2000 établissements, 1 patient sur 2 en réanimation, 1 sur 4 en court séjour (stable par rapport à 2001) Les ATB représentent 174 millions d’euros, ce qui correspond à un gros budget. Donc à l’hôpital, la consommation d’ATB n’est pas meilleure qu’en ville ce qui provoque une grosse pression de sélection des bactéries en médecine hospitalière. Si jamais on prescrit des ATB mais que le patient en a pas besoin, ce n’est pas grave, c’est un coût à payer pour avoir une population en bonne santé mais ce n’est pas le cas. ! Graphique par types d’infection: on a par exemple 12 consultations pour rhino-pharyngite, et la moitié des patients qui sortent avec une prescription d’ATB alors que parmi eux seulement la moitié des prescriptions est justifiée. Pareil pour les angines. Dans la moitié des cas elles sont d’origine virale, or si l’origine est virale il n’y a aucune indication d’ATB. Il existe un streptotest qui permet de dire si l’angine est virale ou bactérienne, cela prend 1 min, mais c’est une pratique très peu réalisée par les praticiens, d’où une prescription souvent excessive et inutile d’ATB. 23 ! EARSS -> résistance aux céphalosporines de 3ème génération dans les bactériémies à E.Coli -> supérieure à 5% en 2009 et en 2012 on passe à 10%. Ceux qui étaient en vert clair sont passés en vert foncé, ceux qui étaient en vert foncé sont passés en orange etc d’orange en rouge. Donc les résistances augmentent. ! Nombre de souches résistantes au C3G, il y’en avait pas beaucoup en 2002, puis après une croissance exponentielle on est en à 12% en 2017 ce qui est problématique. 24 ! ! EARSS -> résistance aux fluoroquinolones (traitement de ville) dans les bactériémies à E.Coli -> 5% en 2002, 15% en 2008, 18% aujourd’hui. C’est un vrai gros problème parce qu’une fois qu’on a des résistances, on a de moins en moins d’ATB qui marchent (obvious). Pour les affections sévères où le système immunitaire a besoin du soutien des ATB, on augmente les posologies, on passe en dose toxique, on essaye de faire ce qu’on peut, on fait des associations d’ATB, on tire dans le tas, on ressort une nouvelle molécule et parfois le patient meurt. Campylobacter (coli, jejuni) : évolution de la résistance aux quinolones en fonction du pays et du temps -> la résistance augmente dans tous les pays. 25 ! C’est un phénomène mondial et non un problème de pays riche. A la Réunion, par exemple, les germes les plus résistants viennent de Madagascar. D’ailleurs c’est pire dans les pays pauvres car ils ont un accès plus difficile aux ATB. Quelqu’un qui est malade à Madagascar, on lui prescrit un ATB acheté au marché noir en pilules individuelles qui viennent de Chine (1 coup sur 2 c’est un placebo) et dès que le patient va mieux il arrête l’ATB au bout de 3 jours (car l’ATB est trop cher). ! Heureusement les résultats sont « moins mauvais » pour le pneumocoque et staphylocoque doré. Pour le pneumocoque en France on était à 50% de résistances (cf. les diapos précédentes) et entre 2003 et 2013 on est descendu à environ 30% de résistances. Idem pour le staphylocoque (orange sur le graphique ci dessus), on observe une diminution de la résistance. Il y a une explication à cela: ces germes sont manuportés et grâce aux campagnes de prévention et de sensibilisation au lavage des mains avec le SHA les résistances ont diminué au fil du temps. Par contre les résistances des bactéries Gram – (E.coli et K.pneumoniae) ne font qu'augmenter. Ces bactéries là en effet ne sont pas manuportées mais colonisent le système digestif. → On s’améliore tranquillement sur les germes manuportés et on flambe sur les germes du tube digestif 26 VIII. Pénurie de nouvelles molécules Les molécules prennent du temps à sortir (comparées à l'émergence des résistances) -> pénurie. Le problème c’est qu’à un moment on n’arrive plus à mettre sur le marché de nouveaux ATB, on est limité dans le nombre de nouvelles molécules, on est aussi limité dans le temps, il faut quasiment 10 ans entre la découverte de l’ATB et sa mise sur le marché, cela coûte énormément d’argent. Et parfois, une fois la mise sur le marché faite, on a des retraits d’AMM parce qu’on découvre à postériori qu’il y a des effets secondaires non négligeables. C’est donc très risqué pour les labos de mettre en place des nouveaux ATB sachant qu’une fois la mise sur le marché faite l’espérance de vie de leur ATB va être très courte. Donc c’est plus intéressant pour les firmes pharmaceutiques de sortir des statines pour lutter contre le cholestérol, qu’on retrouve de plus en plus dans la population. IX. Conséquences ! 27 *Surmortalité : Ex : Mortalité staphyloques dorés multiresistant SARM - méta analyse : janvier 1980 -décembre 2000 - comparaison de toutes les études incluant les bactériémies à SARM et SASM - extraction des données avec ajustement sur la sévérité, la source de l'infection, les comorbidités Les patients qui sont SARM + meurent plus que les patients SARM - . *Augmentation des durées de séjour à l’hôpital. * Augmentation des coûts. Ce que l’on doit faire : • Connaître les ATB et leur utilisation (on va les apprendre et les oublier et les réapprendre et les réoublier et c’est normal et en plus réactualiser par ce que le monde bactérien évolue. Si on ne sait pas il ne faudra pas hésiter à trouver l’information). Mise en place de politiques de Santé Publique. • Appliquer les mesures d’HYGIENE pour lutter contre la dissémination des BMR (les SHA pour éliminer les staphylocoques dorés...). L’hygiène est essentielle pour la survie de tout le monde et la lutte contre le BMR !! Et ça marche ! • Participer aux réseaux de surveillance Ce que l’on peut essayer de faire : • Devenir référent en antibiotiques, trouver et développer de nouvelles molécules efficaces et pas chères, … 28 Voilà voilà, bon courage pour apprendre tout ça ☺ ! ANNALES 2016/2017 Session1 29 Session2 2015/2016 Session1 Session2 30 2014/2015 Session1 Session2 31 2013/2014 Session2 Session1 (rien) 2012/2013 Session1 Session2 32
