ANTIBIGRAMME : INTERPRETATION ET RESISTANCE

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OBJECTIFS
A la fin de ce cours l'étudiant sera capable de:
• Connaître les familles d'antibiotiques (ATB).
• Identifier le mode d'action de chaque famille.
• Savoir identifier les molécules de chaque famille.
• Connaître les associations possibles entre ces molécules.
• Connaître les règles d'utilisation des ATB.
PLAN
1. Generalités
 Definition
 Site d’action des antibiotiques
2. Mécanisme de résistance bactérienne aux antibiotiques
3. Etiologie de multi résistance
4. Réalisation de l’antibiogramme
5. Lecture interprétative de l’antibiogramme

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1. GENERALITE
Autrefois, le choix d’un antibiotique pour traiter une infection était relativement aisé du fait du nombre
limité des antibiotiques à notre disposition et surtout du nombre réduit d’acquisitions de résistances des
souches aux antibiotiques. Cette situation a considérablement évolué non seulement à cause de la
multiplication des molécules antibiotiques mises sur le marché, mais aussi à cause du génie bactérien qui a
permis l’acquisition rapide de résistances : modification des cibles, modification de la perméabilité
membranaire, sécrétion d’enzymes d’inactivation dont le support est chromosomique (mutation), ou
plasmidiques. Ce dernier mécanisme a des conséquences écologiques considérables puisque la transmission
peut être aussi bien verticale qu’horizontale permettant ainsi la transmission de résistances à des bactéries
de genres voisins. La résistance bactérienne peut être naturelle (mécanisme de résistance présent dans toutes
les souches de l’espèce bactérienne concernée) ou acquise. Le mécanisme de résistance peut atteindre
plusieurs antibiotiques d’une même famille : il s’agit alors d’une résistance croisée. Une association de
plusieurs mécanismes de résistance peut être souvent observée et toucher plusieurs familles d’antibiotiques :
il s’agit alors d’une résistance associée. L’antibiogramme peut être effectué dans un but thérapeutique ou
épidémiologique. Des experts du Comité de l’antibiogramme de la Société Française de Microbiologie
définissent des valeurs critiques prenant en considération les données bactériologiques, pharmacocinétiques
et cliniques permettant de classer les souches bactériennes testées en catégories thérapeutiques : souches
sensibles, intermédiaires ou résistantes en fonction des probabilités de succès ou d’échecs cliniques. Les
tests in vitro de détermination de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques peuvent être effectués par la
méthode des disques par diffusion en milieu gélosé ou à l’aide d’automates (Vitek, ATB-Expression,
Microscan). Dans ce dernier cas, les résultats peuvent être obtenus après 5 heures ou 18 heures
d’incubation.
1.1. DEFINITION
On appelle Antibiotique toute substance naturelle d’origine biologique élaborée par un organisme vivant,
substance chimique produite par synthèse ou substance semi synthétique obtenue par modification chimique
d’une molécule de base naturelle ayant les propriétés suivantes : -Activité antibactérienne -Activité en
milieu organique -Une bonne absorption et bonne diffusion dans l’organisme. Les antibiotiques ont la
propriété d’interférer directement avec la prolifération des micro-organismes à des concentrations tolérées
par l’hôte.
 Définition de La CMI
C’est la plus faible concentration d'antibiotique capable de provoquer une inhibition complète de la
croissance d'une bactérie donnée, appréciable à l'œil nu, après une période d'incubation donnée On peut
représenter la CMI de la manière suivante :
 Définition de la CMB
Elle correspond à la plus faible concentration d'antibiotique capable de réduire de 99,99% d'une population
bactérienne, autrement dit capable de donner un taux de survivant inférieur ou égal à 0,01% de la colonie
initiale (une bactérie pour 10000 ensemencées).
** La CMI et la CMB sont voisines pour les antibiotiques bactéricides et éloignées pour les antibiotiques
bactériostatiques.
Implication clinique:
Un antibiotique bactériostatique (qui bloque la multiplication bactérienne) ne peut à lui seul éradiquer une
infection. En cas d'infection grave et/ou à inoculum important, on recommande classiquement de prescrire
un antibiotique bactéricide (Qui éradique les bactéries) plutôt que bactériostatique.

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 Définition Multi-résistance
Les bactéries sont dites multirésistantes (BMR) aux antibiotiques lorsque du fait de l’accumulation de
résistances acquises à plusieurs familles d’antibiotiques, elles ne sont plus sensibles qu’à un petit nombre
d’antibiotiques utilisables en thérapeutique (résistance à plus de 3 familles différentes), ce qui peut conduire
à une impasse thérapeutique.
1.2. SITE D’ACTION DES ANTIBIOTIQUES
À la différence des antiseptiques et des désinfectants, les antibiotiques agissent en général de façon très
spécifique sur certaines structures de la cellule bactérienne.
Cette grande spécificité d’action explique pourquoi les antibiotiques sont actifs à très faible concentration de
l’ordre du µg.ml-1 sur les bactéries, ils agissent en général de manière spécifique en bloquant une étape
essentielle de leur développement, synthèse de leur paroi, de l’ADN, des protéines, production
d’énergie…etc. (figure.1).
Ce blocage se produit lorsque l’antibiotique se fixe sur sa cible : une molécule de la bactérie qui participe à
l’un de ces processus métaboliques essentiels. Cette interaction entre l’antibiotique et sa cible est très
sélective, spécifique des bactéries.
Figure.1:Mode d'action des antibiotiques
1.2.1. Antibiotiques inhibant la synthèse de la paroi bactérienne
C'est le mode d'action des bêta-lactamines (sous familles: Pénicillines et Céphalosporines).
L’action de ces antibiotiques est portée par leur noyau bêta-lactame. En effet, ce noyau possède une très
forte affinité pour le site catalytique des PLP (Protéines de Liaison à la Pénicilline), enzymes essentielles de
la synthèse et du remodelage du peptidoglycane (la Muréine) de la bactérie.
Les PLP sont des transpeptidases, enzymes qui interviennent dans la stabilisation du peptidoglycane en
formant les liaisons inter-peptidoglycanes. Le peptidoglycane est le constituant principal de la paroi de
toutes les espèces bactériennes et une inhibition de sa synthèse entraîne la mort de la bactérie par choc
osmotique. De ce fait, les inhibiteurs du peptidoglycane possèdent une activité bactéricide.
Remarque:
Les bactéries ont acquis la capacité de produire des bêta-lactamases (enzymes hydrolysant les bêta-
lactamines: pénicillinases ou céphalosporinases selon qu'elles détruisent préférentiellement pénicillines ou
céphalosporines) depuis des millions d’années. Ces enzymes, très apparentées aux PLP, sont produites dans
l’environnement, par certaines colonies bactériennes pour réguler le métabolisme de la paroi bactérienne,
mais surtout pour se protéger contre la production de bêta-lactamines (c'est l'antibio-résistance).
1.2.2. Antibiotiques inhibiteurs de la membrane cytoplasmique
En raison de la similitude entre les membranes des cellules bactériennes et des cellules eucaryotes, les
antibiotiques actifs sur la membrane sont toxiques et seul un nombre restreint de molécules a trouvé une
utilisation thérapeutique.
Les Polymyxines : Polymyxine B et Polymyxine E (colistine), sont constituées d’un polypeptide cyclique et
d’un acide gras. Par leur extrémité hydrophobe, ces antibiotiques pénètrent à l’intérieur de la membrane et

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s’incorporent à la couche lipidique alors que l’extrémité hydrophile reste orientée vers l’extérieur. Il en
résulte une désorganisation de la structure membranaire ce qui provoque la mort de la cellule.
1.2.3. Antibiotiques inhibiteurs de la synthèse des protéines
Ce sont les composés les plus nombreux. Les ATB agissent en inhibant ou en perturbant certaines étapes des
biosynthèses essentielles à la vie bactérienne en se fixant sur les ribosomes, les sous unités 30S (ex:
Aminosides, Tétracycline) ou 50S (ex: Macrolides et phénicolés), ce qui perturbe la synthèse protéique.
1.2.4. Antibiotiques actifs sur le métabolisme des acides nucléiques et de leurs précurseurs
On distingue des antibiotiques actifs d'une part sur la synthèse des ARN et d'autre part sur la synthèse des
ADN ou de leurs précurseurs:
La Rifamycine agit en bloquant l’ARN polymérase
Les Quinolones inhibent la synthèse de l'ADN de la bactérie en se fixant sur le complexe "ADN-gyrase" en
empêchant la réplication et la transcription de l'ADN bactérien
Les Sulfamides agissent sur la synthèse de l'acide folique, un cofacteur de la synthèse des bases puriques et
pyrimidiques à incorporer dans les acides nucléiques. Leur spécificité d'action provient du fait que les
eucaryotes ne synthétisent pas d'acide folique.
Les Diaminopyridines inhibent la réduction de l'acide folique en tirant partie de la différence de sensibilité
de la dihydrofolate réductase bactérienne par comparaison avec l'enzyme des cellules eucaryotes.
Dérivés des Nitrofuranes agissent en perturbant la réplication de l'ADN
Les Nitroimidazoles agissent en inhibant la synthèse des acides nucléiques entraînant la mort rapide de la
bactérie.
1.2.5. Antibiotiques inhibiteurs des voies métaboliques
Chez les procaryotes, le métabolisme procède de voies très variées, car ils ont acquis une capacité
d'adaptation à la vie dans des milieux nutritifs et des conditions de survie très différents des eucaryotes.
Malgré ce fait, le nombre de molécules d'antibiotiques agissant à ce niveau et utilisables en clinique est très
réduit.
1.2.6. Antibiotiques anti-anaérobies
Certaines bactéries sont capables de vivre en anaérobie en utilisant des voies d'oxydoréduction
indépendantes de l'oxygène, et peuvent atteindre des niveaux de potentiel redox nettement plus bas que chez
les eucaryotes. Ceci permet l'activation métabolique spécifique de certaines molécules, comme les
Nitroimidazoles, et leur confère un effet particulier sur ces organismes (et d'autres parasites anaérobies).
Les modes d’action sont très nombreux. Il est important de les connaître car ils permettent de comprendre
les mécanismes de résistances naturelle et acquise des bactéries.
2. MECANISME DE RESISTANCE
La résistance aux antibiotiques est un phénomène aussi ancien que l’apparition des antibiotiques.
Aujourd’hui, souvent d’origine synthétique et produits par l’homme, les antibiotiques sont au départ des
substances naturelles générées par des champignons mais également par certaines bactéries pour se
“défendre” contre les autres bactéries.
On distingue deux types de résistance bactérienne
La résistance naturelle
C’est un caractère d’espèce qui touche toutes les bactéries de l’espèce considérée. Elle est stable, transmise à
la descendance (elle a pour support génétique le chromosome bactérien) mais elle n’est pas ou peu transmis-
sible sur un mode horizontal (d’une bactérie à l’autre au sein d’une même espèce ou entre espèces diffé-
rentes). Exemple de résistances naturelles:
1/ Klebsiella spp, produit de façon naturelle des bêta-lactamases résistant naturellement aux pénicillines.
2/ les bactéries anaérobies sont naturellement résistantes aux aminosides.

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La résistance acquise
Il s’agit d’un caractère qui ne concerne alors que quelques (ou parfois de nombreuses) souches d’une espèce
donnée. La résistance acquise est moins stable, mais elle se propage souvent de façon importante dans le
monde bactérien.
La résistance acquise résulte d’une modification du capital génétique de la bactérie, lui permettant de tolérer
une concentration d’antibiotique plus élevée que celle qui inhibe les souches sensibles de la même espèce.
La résistance acquise a été observée dès le début de l’antibiothérapie mais sa fréquence était initialement
faible. La généralisation de l’utilisation des antibiotiques a conduit à une sélection des souches résistantes.
A. Mécanismes biochimiques de la résistance
 L’imperméabilité : empêchant la pénétration de l’antibiotique dans l’espace péri-plasmique par modifica-
tion de la structure des porines ou par diminution de la synthèse des porines par lesquelles l’antibiotique
peut pénétrer dans la bactérie.
 L’Inactivation ou la détoxification enzymatique : c’est un mode de résistance acquis qui consiste à dé-
truire les molécules d’antibiotiques soit à l’extérieur ou à l’intérieur de la bactérie par la production d’en-
zymes.
 La modification de cible : c’est une modification de l’affinité d’une ou plusieurs cibles touche plus les
bactéries gram positif.
 L’efflux : se traduit par un rejet d’antibiotiques hors de la cellule bactérienne. Il est effectué par des trans-
porteurs membranaires appelés pompes à efflux.
B. Mécanismes génétiques
Les bactéries peuvent développer de la résistance à un antibiotique préalablement sensible, ce qui implique
des changements génétiques. Cette résistance est souvent instable.
Ces changements peuvent être de deux types :
 La résistance chromosomique
La résistance médiée par le chromosome bactérien constitue un mécanisme de résistance aux antibiotiques
chez environ 10 à 20 % des bactéries. Elle n’affecte qu’un caractère, et la résistance ne concerne générale-
ment qu’un antibiotique ou qu’une famille d’antibiotiques ayant le même mécanisme d’action, peut être due
à une mutation ou à une recombinaison.
• La mutation est un phénomène rare, spontané, dû au hasard, désigne un changement dans la séquence des
acides nucléiques de la bactérie.
• La recombinaison; est un transfert de fragments d’un endroit du chromosome bactérien à un autre.
 La résistance Extra-chromosomique
La résistance bactérienne par acquisition d’information génétique exogène représente la majorité des cas iso-
lés en clinique (80% des résistances acquises) et s’observe aussi bien chez les bactéries à gram positif que
gram négatif. L’acquisition d’un nouveau matériel génétique peut se faire soit par échange direct de matériel
chromosomique, soit par échange d’éléments mobiles notamment ; plasmides, transposons, intégrons.
Elle se caractérise contrairement à la résistance chromosomique par son caractère fréquemment multiple et
par son aspect souvent épidémique.
 Le staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM)
La cible des β-lactamines est un ensemble d’enzymes de la membrane cytoplasmique nécessaires à la forma-
tion du peptidoglycane de la paroi. Les β-lactamines se fixent d’une manière irréversible à l’une ou à l’autre
de ces protéines appelées, pour cette raison, « protéine liant la pénicilline » (PLP).
Le mécanisme impliqué dans la résistance acquise de S. aureus aux β-lactamines repose sur la production
d’une PLP de faible affinité, «PLP2a» qui est codée par le gène mecA.