N° d’Ordre .............................../LABIOGENE . UNIVERSITE DE OUAGADOUGOU --------------- LABORATOIRE DE BIOLOGIE MOLECULAIRE ET DE GÉNÉTIQUE MOLÉCULAIRE UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHE (LABIOGENE) SCIENCE DE LA VIE ET DE LA TERRE (UFR/SVT) Mémoire Présenté Par : Moumouni Aissatou Pour l’obtention du Master II de Biologie Moléculaire et de Génétique Moléculaire Appliquées de l’Université de Ouagadougou SUR LE THEME: CARACTERISATION DES GENES DE RESISTANCE AUX QUINOLONES CHEZ LES ENTEROBACTERIES PRODUCTRICES DE BETALACTAMASES A SPECTRE ELARGI ISOLEES CHEZ LES ENFANTS DE 6 A 59 MOIS, DANS LA REGION DE MARADI AU NIGER NNNNNNNNNNIGERNNNIGERNIGER..………………………………… ………………………………………………………..…………… Soutenu le 11 Novembre 2015 devant le jury composé de : ……………………………………………………………………. Président : Pr Aboubakar Sidiki OUATTARA, Professeur Titulaire, Université de Ouagadougou ……………………………… Membres : Pr Jacques SIMPORE, Professeur Titulaire, Université de Ouagadougou Dr Serge DIAGBOUGA, Maitre de Recherche, IRSS Dr Christelle M.W. NADEMBEGA, Maître Assistant, Université de Ouagadougou Préface du Coordonnateur du Master BIOGEMA De nos jours, les connaissances avancées en génétique et biologie moléculaires sont incontournables pour conduire des études de hautes valeurs ajoutées en sciences biologiques. Les outils de la Biologie moléculaire ont permis d’accomplir de grands progrès dans le domaine du diagnostic, de la pharmacie, de la thérapeutique, de l’agriculture et même dans l’aide à la justice par l’identification humaine. Les Universités et les laboratoires de recherche des Pays membres de l’UEMOA dans leur grande majorité, restent arrimés aux pays et laboratoires de recherche du Nord pour leurs besoins en recherches et activités en génétique et biologie moléculaires. Cet état de fait est lié au déficit en personnel qualifié et le manque de ressources financières et matériel pour conduire les recherches en local in situ. Cela a pour conséquence, une non maîtrise de la finalité ainsi que de l’utilisation des résultats et produits des recherches que nous conduisons, une surenchère du coût des examens et des études en biologie et génétique moléculaires. Un autre corollaire et non des moindres de cet état de fait est la fuite de capitaux mais également la fuite des cerveaux car les étudiants les plus compétents envoyés dans les pays du Nord ont tendance à y rester. Le master en Biologie Moléculaire et en Génétique Moléculaire Appliquées (BioGeMA) a pour but de combler le vide constaté dans l’expertise en génétique et biologie moléculaires par la mise à disposition des pays de l’espace UEMOA, de personnels qualifiés, de haut niveau de compétences pour conduire des études et recherches en génétique et biologie moléculaires. Le master BioGeMA est : Un Master à dimension sous-régionale Géré par un réseau de chercheurs et praticiens en génétique et biologie moléculaires Soutenu par une plateforme technologique sous-régionale à LABIOGENE Ce Master a pour objectif de former des biologistes, des pharmaciens, des vétérinaires et des médecins biologistes capables d’effectuer des diagnostics biomoléculaires dans des centres hospitaliers et d’élaborer des études d’investigations dans des structures de recherches. En outre, il ouvrira la porte d’études doctorales aux meilleurs étudiants pour permettre la formation de chercheurs et d’enseignants-chercheurs afin d’assurer la relève du corps enseignants, la constitution d’une masse critique d’experts africains et la mise en place d’un véritable réseau africain de recherche dans le domaine ci-dessus cité. Professeur Jacques SIMPORE Professeur Titulaire de Biologie Moléculaire et de Génétique Moléculaire UFR/SVT - École Doctorale Sciences et Technologie Université de Ouagadougou – Burkina Faso Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page i DEDICACES Je dédie ce travail: A mon défunt Père Moumouni Harouna A ma Mère Haoua Harouna, pour votre amour, votre confiance, votre soutien, et vos encouragements. A mes Frères, Sœurs, Parents et Amis pour votre soutien moral, matériels et pour vos encouragements. A tous ceux, qui, d’une manière ou d’une autre, ont contribué à l’aboutissement de ce travail. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page ii REMERCIEMENTS Ce travail a été réalisé au laboratoire d’Epicentre à Maradi au Niger, à l’Hôpital Saint Camille de Ouagadougou au Burkina Faso (HOSCO) et au Centre de Recherche Biomoléculaire Pietro ANNIGONI (CERBA). Nous tenons à exprimer notre profonde gratitude : o Au Professeur Jacques SIMPORE, Professeur titulaire, Responsable du Laboratoire de Biologie Moléculaire et de Génétique (LABIOGENE); Coordonnateur du Master de Biologie Moléculaire et de Génétique Moléculaire Appliquées (BioGeMA), Université de Ouagadougou; Directeur du Centre de Recherche Biomoléculaire Pietro Annigoni (CERBA); Recteur de l’Université Saint Thomas d’Aquin (USTA); Membre de l’Académie Nationale des Sciences du Burkina (ANSB), notre Directeur de Mémoire pour son encadrement et pour son soutien dans la réussite de notre Master de recherche ; o Au Professeur Aboubakar Sidiki OUATTARA, Professeur titulaire à l’université de Ouagadougou, notre président du jury pour avoir accepté de juger notre travail ; o Au Docteur Serge DIAGBOUGA, Maitre de Recherche à l’Institut de Recherche en Sciences de la Santé (IRSS), notre co-directeur de mémoire pour avoir accepté de juger notre travail et pour le temps qu’il a consacré à ce document ; o Au Docteur Christelle Marie Wendyam NADEMBEGA, Maître Assistant, Université de Ouagadougou pour son aide, son soutien et pour avoir accepté de juger notre travail ; o Au Docteur Florencia DJIGMA, assistante à l’Université de Ouagadougou pour son encadrement et ses conseils si précieux tout au long de ce master ; o Au Docteur Céline LANGENDORF, référente Bactériologie à Epicentre Paris, France, pour sa collaboration, son aide, son soutien ; o Au Docteur Metuor Dabire Amana, Docteur en Biologie Moléculaire option Enzymologie , Laboratoire de Biologie et de Génétique moléculaire (LABIOGENE), pour son soutien et son aide ; o A Epicentre de m’avoir donné l’autorisation de travailler sur les souches résistantes aux bétalactamases isolées, pendant l’étude ancillaire ; o A tous les doctorants du CERBA/LABIOGENE pour leur participation à la réalisation de ce travail ; particulièrement OUATTARA Abdoul Karim pour son aide ; Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page iii o Au personnel du laboratoire d’Epicentre, d’HOSCO et du CERBA pour leur bonne collaboration ; o A toute la promotion du Master 2014, particulièrement Zongo Arsène pour son aide; o A tous nos enseignants du Master BioGéMA pour leur encadrement de qualité; o A l’Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UEMOA) pour le soutien financier du master BioGéMA à travers le programme PACER2 ; o A toute autre personne qui de près ou de loin a participé à la réalisation et à la qualité de notre travail ; o A mes parents, frères et sœurs pour leurs soutiens et encouragements Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page iv RESUME Objectifs : L’objectif de cette étude était de décrire les gènes plasmidiques de résistance aux quinolones chez E.coli et Klebsiella spp productrices de bétalactamase à spectre élargi (BLSE) isolées chez les enfants de 6 à 59 mois inclus dans une étude menée par le centre de recherche « Epicentre » dans la région de Maradi au Niger. Méthodologie : 78 souches d’entérobactéries productrices de BLSE et résistantes aux quinolones nous ont été fournies par le laboratoire de l’EPICENTRE Maradi-Niger. La sélection des souches a été effectuée en fonction des couleurs des colonies sur milieu de culture chromagar-BLSE: roses, et bleues suspectant respectivement E. Coli et Klebsiella. L’identification a été confirmée par la galérie API 20E. La recherche des gènes qnr et aac(6’) a été effectuée respectivement par PCR multiplex et simplex au CERBA/LABIOGENE, Université de Ouagadougou, Burkina Faso Résultats : 5,1 % des souches (03 E. coli et 01 Klebsiella pneumoniae) présentaient une résistance au qnrA; le gène qnrB a été retrouvé chez 11 souches (02 E.coli, 02 Klebsiella oxytoca et 07 Klebsiella pneumoniae) soit 14,1 % ; 27 souches (34,6 %) dont 23 E. coli et 04 Klebsiella pneumoniae ont montré une résistance au qnrS ; le gène aac(6’) était présent chez 53 souches (38 E. coli, 2 K. oxytoca et 13 K. pneumoniae) soit 67,9 %. Les souches BLSE contenant le gène aac(6’) sont les plus nombreuses. La résistance associée aux quinolones dans le cas de BLSE a été observée dans 88,46 % (69/78) soit 22 % de l’ensemble des souches de Klebsiella. Aucune des souches résistantes aux bétalactamases n’héberge à la fois les gènes qnrA, qnrB et qnrS mais il existe une association des gènes de résistance BLSE, qnr et aac(6’) chez 26 souches répartis comme suit 12 E.coli, 02 Klebsiella oxytoca et 12 Klebsiella pneumoniae. Parmi les 21 souches (16 E. coli, 04 Klebsiella pneumoniae et 01 Klebsiella oxytoca) sensibles à l’acide nalidixique mais résistante aux fluoroquinolones (soit 26,9 %), on observe la présence du gène qnrA chez 01 souche, le gène qnrB est retrouvé chez 03 souches, 16 souches présentent une résistance au qnrS, 09 souches montrent une résistance au gène aac(6’). Conclusion : Nous avons obtenu des données sur les génotypes des déterminants qnr et sur leur proportion chez les enfants dans la région de Maradi, au Niger. Nous avons aussi eu une idée sur la répartition de ces gènes en fonction des espèces étudiées. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page v Mots clés : Entérobactéries ; bétalactamases à spectre élargi, quinolones ; Klebsiella spp ; E. coli Abstract Aim : the aim of this study is to describe the plasmid resistance to quinolone of wide spectrum betalactamases producing E. coli and Klebsiella spp isolated from 6 to 59 months children included in a study conducted by the research center ‘Epicentre ’at Maradi in Niger Republic. Methodology: 78 strains of ESBL producing E. coli and Klebsiella spp resistant to the quinolone group were provided by the Epicentre laboratory of Maradi-Niger. The strain selection was based on the colony color on the medium Chromagar ESBL: pink and blue suspecting E. coli and Klebsiella respectively. The identification was confirmed the ‘’galerie 20E’’. The search for qnr and aac (6’) genes was carried out respectively by PCR multiplex and simplex. Results: 5.1 % of strains (3 E. coli and 1 Klebsiella pneumonia) were resistant to qnrA; the qnrB gene was found in 11 strains (2 E.coli, 2 Klebsiella oxytoca et 7 Klebsiella pneumoniae) making 14.1 % ; 27 strains (34,6 %) among which 23 E. coli and 4 Klebsiella showed a resistance to qnrS; the and aac (6’) gene was present in 53 strains (67.9 %). The ESBL strains containing the aac (6’) gene were the most important. The resistance to quinolone associated with ESBL was observed in 88.46 % (69/78) making 22 % the whole Klebsiella strains. None of the ESBL strains carried simultaneously qnrA, qnrB and qnrS genes but there may be and association of ESBL, qnr and aac(6’) genes in the 26 strains as follow: 12 E. coli, 2 Klebsiella oxytoca and 12 Klebsiella pneumoniae. Among the 21 strains (16 E. coli, 4 K. pneumoniae and 1K. oxytoca) sensible to nalidixic acid but resistant to fluoroquinolones making 26.9 %, we noticed the presence of qnrA gene in one (1) strain; the qnrB gene was found in 3 strains; the qnrS gene was found in 16 strains and finally 9 strains showed a resistance to aac(6’) gene. Conclusion: we have obtained data concerning the genotype of QNR determinant and their proportion in Maradi region in Niger republic and we’ve gotten an idea on the repartition of these genes based on the species studied. Key words: Enterobacteria; wide spectrum betalactamase; quinolone, Klebsiella spp; Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page vi TABLE DES MATIERES Préface du Coordonnateur du Master BIOGEMA ..................................................................................................... i DEDICACES ............................................................................................................................................................. ii REMERCIEMENTS ..................................................................................................................................................iii RESUME ................................................................................................................................................................... v ABSTRACT...............................................................................................................................................................vi TABLE DES MATIERES ........................................................................................................................................ vii LISTE DES FIGURES .............................................................................................................................................. x LISTE DES TABLEAUX...........................................................................................................................................x LISTE DES ABREVIATIONS ................................................................................................................................. xii INTRODUCTION ...................................................................................................................................................... i I. Revue Bibliographie .......................................................................................................................................... 3 I.1 Généralités sur les bactéries.............................................................................................................................. 3 I.1.1 Définition ................................................................................................................................................... 3 I.1.2 Morphologie .............................................................................................................................................. 3 I.1.3 Matériel génétique ..................................................................................................................................... 4 I.1.4 Paroi cellulaire ........................................................................................................................................... 5 I-2. Les entérobactéries .......................................................................................................................................... 5 I-2-1 Définition .................................................................................................................................................. 5 I-2-2 Historique .................................................................................................................................................. 6 I-2-3 Epidémiologie ........................................................................................................................................... 7 I.2.4 Les groupes d'entérobactéries .................................................................................................................... 7 I.2.5 Les caractères généraux et biochimiques................................................................................................... 8 I.2.6 Identification .............................................................................................................................................. 9 I.3 Antibiotiques .................................................................................................................................................. 10 I.3.1 Généralités ............................................................................................................................................... 10 I.3.1.1 Définition .............................................................................................................................................. 10 Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page vii I.3.1.2 Historique ............................................................................................................................................. 10 I.3.1.3 Bêta-lactamines..................................................................................................................................... 12 I.3.1.4 les quinolones ...................................................................................................................................... 13 I.4 Résistance bactérienne aux antibiotiques ....................................................................................................... 15 I.4.1 Résistance aux β-lactamines .................................................................................................................... 16 I.4.2 Résistance aux quinolones ....................................................................................................................... 17 II. Objectifs de l’étude ............................................................................................................................................. 19 II.1 Objectif principal........................................................................................................................................... 19 II-2 Objectifs spécifiques .................................................................................................................................... 19 III Matériel et méthodes .......................................................................................................................................... 20 III.1 Cadre de l’étude ........................................................................................................................................... 20 III.2 Type et période d’étude ............................................................................................................................... 21 III.3 Echantillonnage............................................................................................................................................ 21 III.3.1 - Mode de sélection ............................................................................................................................... 22 III.3.2 - Critère d’inclusion .............................................................................................................................. 22 III.3.3 -Critères d’exclusion ............................................................................................................................. 22 III.4 Matériel ........................................................................................................................................................ 23 III.4.1 Réactifs ................................................................................................................................................. 23 III.4.2 Appareillage .......................................................................................................................................... 23 III.4.3 Autres matériels .................................................................................................................................... 23 III.5 Méthodes ...................................................................................................................................................... 23 III.5.1 Confirmation de l’identité des souches ................................................................................................. 23 III.5.2. Sensibilité aux antibiotiques ................................................................................................................ 23 III.5.3 Condition de cultures des souches ........................................................................................................ 24 III.5.4 Extraction des ADNs ............................................................................................................................ 24 III.5.5 Amplification des gènes de quinolones................................................................................................. 24 III.5.6 Electrophorèse sur gel d’agarose .......................................................................................................... 26 Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page viii III.5.7 Analyse des données ............................................................................................................................. 27 III.5.8 Considérations éthiques ........................................................................................................................ 27 IV Résultats.............................................................................................................................................................. 28 IV.1 Caractéristiques et répartition des souches d’entérobactéries en fonction des espèces bactériennes.......................................................................................................................................................... 28 IV.2 Répartition des gènes en fonction de l’espèce ............................................................................................. 28 IV.3 Répartition de l’association des gènes en fonction des espèces bactériennes.............................................. 29 IV.4 Répartition de gènes chez les souches sensibles à l’acide nalidixique et résistantes aux fluoroquinolones .................................................................................................................................................. 29 IV.5 Caractérisation des gènes codant pour la résistance aux quinolones .......................................................... 30 V. Discussion ........................................................................................................................................................... 37 Conclusion ............................................................................................................................................................... 39 PERSPECTIVES ..................................................................................................................................................... 39 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................................................. 40 Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page ix LISTE DES FIGURES Figure 1: Les trois types de bactéries ......................................................................................................................... 4 Figure 2: Structure d’une bactérie .............................................................................................................................. 5 Figure 3: Structure des quinolones, A : noyau commun, B : acide nalidixique, C : fluoroquinolone. .................... 14 Figure 4: Inactivation enzymatique de l’antibiotique .............................................................................................. 16 Figure 5: Mécanisme d’action des quinolones (Dentan, 2015)................................................................................ 18 Figure 6: Gel d’agarose des produits PCR des gènes qnrA et qnrB qnrS ................................................................ 36 Figure 7: Gel d’agarose des produits PCR du gène aac(6’)-Ib. ............................................................................... 36 LISTE DES TABLEAUX Tableau I : Protocoles de PCR du gène qnr ............................................................................................................. 25 Tableau II: Séquences des amorces utilisées au niveau de cette étude .................................................................... 26 Tableau III: Répartition des souches d’entérobactéries en fonction de l’espèce ..................................................... 28 Tableau IV: Répartition des gènes en fonction de l’espèce bactérienne .................................................................. 28 Tableau V: Répartition de l’association des gènes en fonction des espèces bactériennes ....................................... 29 Tableau VI : Répartition de gènes chez les souches sensibles à l’acide nalidixique et résistantes aux fluoroquinolones ...................................................................................................................................................... 29 Tableau VII: Données des antibiogrammes et résultats de la PCR .......................................................................... 31 Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page x LISTE DES ABREVIATIONS BLSE : Bétalactamase à Spectre Elargi Qnr : Quinolone resistant PCR : Polymerase Chain Reaction CERBA : Centre de Recherche Biomoléculaire Pietro Annigoni LABIOGENE : Laboratoire de Biologie Moléculaire et de Génétique E : Escherichia K : Klebsiella Aac : Aminoglycoside acétyl-transférase Cr : Ciprofloxacine résistant Β : Béta CTX : Cefotaxime OXA : Oxacilline ADN : Acide désoxyribonucléique µl : Microlitre mm : Millimètre % : Pourcentage C : Degré Celsius GC : Guanine – cytosine Cint : Concentration interne Cext : Concentration externe Zn : Zinc HOSCO : Hôpital Saint Camille de Ouagadougou MSF : Médecins Sans Frontières OMS : Organisation Mondial de la Santé Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page xi C3G : Céphalosporine troisième génération MH : Muller-Hinton LB : Luria-Bertani TCS : Trypticase Soja CA-SFM : Comité de l’antibiogramme de la Société française de microbiologie CIP : Collecte de l’Institut Pasteur H : Heure UV : Ultra-violet Pb : Paire de base CCNE : Comité Consultatif National d’Ethique PM : Poids Moléculaire CMI : Concentration Minimale Inhibitrice Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page xii INTRODUCTION INTRODUCTION La résistance aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique, en particulier dans les pays où l'utilisation des antibiotiques n’est souvent pas contrôlée (Pons et al, 2014). Les antibiotiques sont des substances chimiques élaborées par des micro-organismes capables d'inhiber la multiplication (action bactériostatique) ou de tuer (action bactéricide) les bactéries. Il existe de nombreux antibiotiques, qui peuvent être classés en familles selon leurs modes d’action ou leur structure moléculaire. Parmi ceux-ci, les bêta-lactamines (les pénames, les pénèmes, les céphèmes, les monobactames et les oxapènames) inhibent la synthèse de la paroi bactérienne et les quinolones (quinolones et fluoroquinolones.) empêchent la réplication de l'ADN bactérien en bloquant l'ADN gyrase ou topoisomérase II. Au cours de la dernière décennie, il a été observé une augmentation importante de la résistance des entérobactéries aux antibactériens et surtout l’émergence des bactéries multirésistantes par hyperproduction de céphalosporinase ou production de bétalactamase à spectre élargie (BLSE) ou encore de carbapénèmases (Bradford, 2001b, Rodriguez-villalobos and Struelens, 2006). Découvertes au début des années 1980 (Ambler, 1980), les BLSE constituent une grande famille très hétérogène d’enzymes bactériennes appartenant à la classe A ou D de la classification d’Ambler (Ambler, 1980, Hall and Barlow, 2005). Elles sont soit induites par des plasmides soit dérivées de mutations ponctuelles dans la séquence génétique codant pour le site actif des β-lactamases (Vora and Auckenthaler, 2009). Les gènes de types TEM, SHV, CTX-M, OXA ont été décrits dans plusieurs études en Europe (Giraud-Morin and Fosse, 2008) et en Afrique (Pitout et al, 1998 ; Woerther et al, 2011). Le développement des quinolones à partir de l’acide nalidixique a débuté en 1962 (Takahashi et al, 2003). Le premier gène plasmidique de résistance aux quinolones (qnr) a été découvert en 1994 isolé d’une Klebsiella pneumoniae à Birmingham, Alabama et rapportée en 1998 (Martınez-Martınez et al, 1998). Depuis la découverte du gène de résistance plasmidique (qnr) aux quinolones, un grand nombre d'allèles qnr ont été découvertes sur des plasmides ou le chromosome bactérien (Nordmann and Poirel, 2005 ; Robicsek et al, 2006). Les gènes qnr d’origine plasmidique comprennent actuellement cinq familles, qnrA, qnrB, qnrC, qnrD et qnrS, différentes l'une de l'autre (Jacoby et al, 2008). En effet les mécanismes de résistance bactérienne contre les quinolones proviennent généralement de mutations de l'ADN gyrase (topoisomérase II) ou la topoisomérase IV, ou à partir de l'expression d'efflux de pompes agissant seul ou en combinaison avec des taux réduits d'expression de porines de la Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 1 membrane externe. (Piddock et al, 1999 ; Oethinger et al, 2000 ; Wang et al, 2001 ; Oktem et al, 2008). Récemment, un nouveau mécanisme de résistance transférable aux quinolones a été signalé : il s’agit de la variante aac(6') qui code pour une aminoglycoside acétyltransférase conférant une sensibilité réduite à la ciprofloxacine et norfloxacine par N-acétylation de l’amine pipérazinyle (Robicsek et al, 2006). Des études antérieures ont montré que les souches de qnr-positif expriment fréquemment des BLSE, tels que CTX-M-15 et SHV-12(Jacoby et al, 2006 ; Robicsek et al, 2006). Les quinolones et les β-lactamines sont largement utilisés en tant que antibiotiques à large spectre pour traiter diverses infections bactériennes (Oktem et al, 2008). Cette utilisation intensive des antibiotiques en médecine humaine et vétérinaire, mais aussi comme supplément alimentaire (Martel and Chaslus-Dancla, 2001) a sélectionné les bactéries possédant des mécanismes de résistance naturelles ou ayant la capacité de les acquérir (Schwarz and Chaslus-Dancla, 2001). Bien que de nombreux isolats d’entérobactéries positif en qnrA, qnrB ou qnrS aient été signalés en Europe (Oktem et al, 2008), au Niger les différents types de gènes de résistance aux quinolones circulants sont inconnus. Ainsi la problématique se rapporte à la caractérisation moléculaire des gènes plasmidiques codant pour la résistance aux quinolones au sein d’enterobactéries productrices de bétalactamase à spectre élargi afin d’identifier les déterminants qnr et les gènes aac (6´) qui y circulent. Le choix s’est porté sur les gènes plasmidiques de résistance car ils ont beaucoup plus d’intérêt scientifique du point de vue épidémiologique du fait de l’importance de la transmission inter-espèce. Généralement les résistances liées aux plasmides sont toujours associées c'est-à-dire le plasmide porte le plus souvent plusieurs gènes de résistance à la fois. Cette étude va situer du point de vue moléculaire, les gènes plasmidiques de résistance aux quinolones qui circulent au Niger et qui sont plus répandus du fait de leur transfert facile entre bactéries. Elle sera une contribution à la mise en place d’une meilleure surveillance du point de vue épidémiologique et la mise en évidence des nouvelles résistances. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 2 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE I. Revue Bibliographie I.1 Généralités sur les bactéries I.1.1.Définition La bactérie est une cellule procaryote (dépourvue d’un véritable noyau) : absence de membrane nucléaire, chromosome unique en général. La bactérie possède une paroi rigide faite d’un constituant spécifique : peptidoglycane ou mureine (les bactéries, 2014). Leur classification est fondée sur les caractères : - morphologiques, - tinctoriaux, - biochimiques, - antigéniques, - génétiques. I.1.2 Morphologie Une bactérie, est un micro-organisme (organisme de très petite taille) unicellulaire (formé d’une seule cellule). En fait, une bactérie est une entité complète, entourée d’une paroi cellulaire complexe, et possédant à l’intérieur de cette paroi, dans son cytoplasme, toute la machinerie nécessaire à son autonomie structurale et fonctionnelle. Les bactéries sont des organismes procaryotes, c’est-à-dire qu’ils ne contiennent pas de noyau. Le matériel génétique n’est pas séparé du reste du cytoplasme. Ce dernier contient également des ribosomes nécessaires à la fabrication des protéines suite à l’interprétation du message contenu dans le code génétique, ainsi que divers organites responsables du maintien des fonctions métaboliques de base indispensables à la survie cellulaire. La taille des bactéries peut varier mais elle est généralement de l’ordre du micromètre. Les bactéries peuvent être de différentes formes : bacilles ou bâtonnets (de forme allongée), coques (de forme arrondie) et spiralée. La figure (1) montre les trois types de bactéries : des bacilles (orange), des coques (vert) et des spirilles (jaune) (Acar et al, 1998) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 3 Figure 1: les trois types de bactéries Source : http://www.denniskunkel.com/default.asp I.1.3-Matériel génétique Les bactéries contiennent un seul chromosome qui se présente sous la forme d’un long filament d’ADN pelotonné sur lui-même. L’ADN (acide désoxyribonucléique) est ce qu’on appelle « l’alphabet génétique ». Cette expression signifie que c’est dans l’ADN que toute l’information nécessaire à la construction et au fonctionnement d’un organisme est contenue, un peu comme l’alphabet avec lequel on peut former tous les mots. La figure (2) est un exemple d’une cellule procaryote. On ne peut y voir de noyau. On remarque cependant que l’ADN se trouve à l’intérieur de la membrane cytoplasmique, elle-même entourée de la paroi cellulaire plus rigide qui assure l’intégrité structurale de la bactérie (Acar et al, 1998). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 4 Figure 2: structure d’une bactérie Source : www.nirgal.net/ori_intro.html I.1.4- Paroi cellulaire On peut distinguer deux grandes classes de bactéries, caractérisées par une architecture distincte de la paroi cellulaire qui les entoure. Ainsi, chez les bactéries Gram(+), la paroi cellulaire est constituée principalement de peptidoglycane. C’est la couche principale. L’épaisseur de cette couche est beaucoup plus importante que pour les bactéries à Gram négatif, chez les bactéries à Gram(-), la paroi cellulaire est constituée de trois couches. Les deux premières couches, les plus externes, sont composées de phospholipides et de protéines. Elles forment la membrane externe. Sous cette membrane se trouve la troisième couche de la paroi, constituée d’un mince feuillet de peptidoglycane, qui ressemble beaucoup au peptidoglycane de la bactérie à Gram positif, sauf que la nature de son lien peptidique n’est pas le même. La paroi peut être identifiée à l’aide de la coloration de Gram (Acar et al, 1998). I-2. Les entérobactéries I-2-1 Définition Les entérobactéries sont des bacilles à Gram négatif, le plus souvent courts (1 à 6 µl), droits, immobiles ou mobiles par une ciliature péritriche (rares, exceptions) de culture aisée, aéroanaérobies facultatifs, fermentaires, oxydase négative, catalase positive (rares, exceptions), nitrate réductase positive (rares, exceptions) (Bidet et Bingen, 2007). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 5 Les entérobactéries sont retrouvées partout dans le sol, dans l'eau, et surtout dans l'intestin de l'homme et des animaux. Elles comprennent un nombre très élevé de genres et d'espèces. Leur abondance dans l'intestin, leur mobilité, la rapidité de leur multiplication, l'acquisition fréquente de mécanismes de résistance aux antibiotiques expliquent qu'elles soient les bactéries les plus souvent impliquées en pathologie infectieuse humaine, surtout en milieu hospitalier. Outre une résistance naturelle aux antibiotiques actifs sur les germes à Gram positif (pénicillines, macrolides), les entérobactéries présentent fréquemment une résistance acquise aux antibiotiques à large spectre. Cette résistance est souvent conditionnée par la présence de plasmides porteurs de déterminants de résistances multiples et transférables à d'autres bactéries à Gram négatif (Delmée, 2004). I-2-2 Historique La période de naissance de la famille des Enterobacteriaceae se situe entre 1937 lorsque Otto RAHN proposa le genre Enterobacter pour regrouper les microorganismes présentant des propriétés biochimiques et morphologiques communes et parmi lesquelles on trouvait déjà des noms tels que Escherichia, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Serratia ou Shigella. Deux années après cette description qui concernait 112 espèces, ce nombre fut ramené à 67. Avec les travaux de Don Brenner et de Patrick Grimont (Jean Freney et al, 2007), cette famille a connu un essor et beaucoup de nouveaux genres et espèces furent découverts. En 1972, Edwards et Ewing rapportaient 11 genres et 26 espèces dans la famille des Enterobacteriaceae. En 1985, Farmer et al décrivaient 22 genres comprenant 69 espèces et 29 groupes entériques (Farmer et al, 1985). Aujourd’hui, plus de 40 genres différents et près de 200 espèces ont été décrits depuis la Serratia découverte par Bartelomeo Bizio en 1983 jusqu’aux derniers genres Samsonia en 2001 et Dickeya en 2004. (Jean Freney et al, 2007). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 6 I-2-3 Epidémiologie Les entérobactéries représentent la première cause d’infection des voies urinaires. Elles font partie des bactéries les plus souvent isolées dans les hémocultures : Environ 35 % des bactériémies d’origine nosocomiale et plus de 50 % des bactériémies d’origine communautaire, recensées en France en 2002 étaient dues à des entérobactéries. Dix à 35 % des entérobactéries nosocomiales sont capables de développer des résistances à plusieurs familles d’antibiotiques par production de béta-lactamases à spectre large. Cependant, depuis quelques années, ces entérobactéries multirésistantes ont également pu être isolées en dehors de l’hôpital : en 2006, elles représentaient moins de 5 % des entérobactéries communautaires (E. Pilly, 21ème édition, 2008). Partout dans le monde, on constate des fréquences élevées de résistances aux quinolones. Chez les entérobactéries d’origine communautaires et nosocomiales, le taux est supérieur à 50 %, particulièrement en Asie. Cependant, cette résistance est plus fréquente chez les entérobactéries résistantes aux C3G (Dalhoff, 2012). En Afrique, le rapport de l’OMS fait état de lacunes majeures dans le suivi de la résistance aux antibiotiques, des données n’étant fournies que dans un nombre limité de pays. Bien qu’il ne soit pas possible d’évaluer la véritable ampleur du problème, compte tenu du manque de données, celles dont on dispose sont inquiétantes (Premier rapport de l’OMS sur la résistance aux antibiotiques à Genève : une menace grave d’ampleur mondiale, 2014). Au Niger, nous n’avons trouvé aucune donnée par rapport aux enterobactéries productrices de béta-lactamases à spectre élargi résistantes aux quinolones. I.2.4 Les groupes d'entérobactéries On peut schématiquement subdiviser l'ensemble des entérobactéries en deux groupes : - d’une part les entérobactéries qui font partie des flores fécales commensales habituelles de l'homme et des animaux; ce groupe comprend principalement Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter, Proteus, Morganella, Providencia, Serratia, Citrobacter... Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 7 - d'autre part les espèces pathogènes pour l'intestin, dont l'ingestion provoque une infection intestinale (Salmonella enteritidis, Yersinia, Shigella et certaines souches d'E.coli dites "pathogènes") ou un syndrome septicémique (Salmonella typhi) (Delmée, 2004). I.2.5 Les caractères généraux et biochimiques La plupart des bactéries appartenant à la famille des Enterobacteriaceae partagent les caractères généraux suivants : Ce sont des bacilles à Gram négatif, ne formant pas de spores ; Lorsqu’elles sont mobiles (Klebsiella, Shigella et Yersinia pestis sont immobiles), ces bactéries présentent une ciliature péritriche ; Elles se développent aussi bien en aérobiose qu’en anaérobiose sur des milieux « ordinaires » (Janda et Abbott, 2006). La température optimale de croissance est généralement de 35 à 37 °C à l’exception des Yersinia (30 à 37 °C), des Pantoea et des Erwinia (27 à 30 °C); L’aspect général des colonies de ces bactéries sur gélose nutritive est florissant, colonie de 1 à 3 mm de diamètre généralement bombées, lisses et brillantes (excepté pour Shigella, Yersinia, certaines espèces de Salmonella, Proteus); Le plus souvent, ces colonies sont opaques et blanchâtres, mais il en est de plus transparentes telles les Salmonella et celles présentant des pigments rouge et jaune respectivement chez les Serratia et les Erwinia. Les Klebsiella forment des colonies souvent très muqueuses, larges et luisantes (Denis et al, 2007). La famille des Enterobacteriaceae partage les caractères biochimiques suivants : Elles utilisent le D-glucose et les sucres par fermentation plutôt que par oxydation souvent avec production de gaz ; Les entérobactéries sont catalase-positives (à l’exception de Shigella dysenteriae sérotype 1) et oxydase-négatives ; Elles réduisent les nitrates en nitrites (à l’exception de certaines souches d’Erwinia et de très rares mutants) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 8 Elles contiennent un antigène commun et possèdent un GC % compris entre 39 et 59 % (Janda et Abbott, 2006) I.2.6 Identification L’identification par des techniques issues de la biologie moléculaire n’est pas encore à la portée de tous les laboratoires. Cependant, la recherche des caractères généraux et biochimiques de la famille demeurent les moyens d’identification couramment mis en œuvre (Denis et al, 2007). C’est dans le domaine des Enterobacteriaceae que l’évolution technologique a été la plus importante en bactériologie médicale. L’ère des galeries d’identification en tubes est quasi révolue en pratique quotidienne pour faire place à celles des systèmes prêts à l’emploi. Quelques remarques doivent néanmoins être apportées quant à l’utilisation de ces systèmes prêts à l’emploi : - Le mode opératoire doit être rigoureusement suivi ; - Les caractères déterminés n’ont de signification que confrontés aux tableaux fournis par le fabricant. Bien souvent d’ailleurs, le principe d’identification proposé est établi à partir d’une méthode probabiliste qui consiste à traduire numériquement la séquence des caractères positifs trouvés et à confronter le profil trouvé au catalogue des profils recensés par le fabricant. Globalement plus de 90 % des souches sont correctement identifiées d’emblée par ces systèmes prêts à l’emploi. Les difficultés surgissent quand le profil numérique ne figure pas dans le catalogue ou conduit à une discrimination insuffisante entre plusieurs espèces ou genres. (Denis et al, 2007). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 9 I.3 Antibiotiques I.3.1 Généralités I.3.1.1 Définition Un antibiotique (du grec anti : contre, et bios : la vie) est une substance d'origine naturelle ou synthétique, ayant la capacité d'arrêter la multiplication des bactéries, mais également d'autres agents infectieux. Certains sont également capables de détruire les microbes (regroupe tous les organismes microscopiques ne possédant qu'une seule cellule : virus, bactéries, champignons). Les antibiotiques, contrairement aux antiseptiques, agissent sur les bactéries en inhibant des fonctions physiologiques précises telles que la synthèse de la paroi (β-lactamines, glycopeptides, fosfomycine), la réplication/transcription de l’ADN (fluoroquinolones, rifampicine, sulfamides, triméthoprime), la synthèse protéique (aminosides, tétracyclines, macrolides et apparentés, chloramphénicol) ou encore la respiration cellulaire (polymixines). Pour exercer leur action, ils doivent se lier à des cibles moléculaires spécifiques le plus souvent intracellulaires. Des facteurs complexes déterminent l’activité intrinsèque d’un antibiotique sur une espèce donnée, notamment l’affinité de l’inhibiteur pour sa cible, le nombre de molécules cibles à inactiver et, enfin la concentration de l’inhibiteur au voisinage de la cible (Cint). Ce dernier paramètre dépend évidemment de la concentration du produit dans le milieu où se trouve la bactérie (Cext), mais également d’autres éléments comme le niveau de perméabilité des membranes à l’agent considéré (diffusion simple ou transport actif), l’existence éventuelle de mécanismes d’inactivation ou d’activation, ou encore la présence de systèmes d’efflux actif naturels pouvant s’opposer à son accumulation intracellulaire. (Plesiat, 2012). I.3.1.2 Historique Toutes les découvertes médicales effectuées au cours du XXe siècle sont importantes. Néanmoins l'antibiotique, dans la mesure où il a fait reculer le taux de mortalité en permettant de guérir certaines maladies infectieuses, est sans doute le médicament dont la découverte a Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 10 le plus bouleversé la médecine et la démographie. Bien entendu, ces maladies n'ont pas disparu et sont encore la principale cause de mortalité. Généralement, quand on pense aux antibiotiques et à leur histoire, le premier nom qui vient à l'esprit est celui du britannique Alexander Fleming. Pourtant, à partir de 1874, Roberts, puis Tyndall (en 1876), Pasteur et de Joubert (en 1877), enfin Duchesne (en 1897-1898), amorcent la découverte de Sir Alexander Fleming par leurs réflexions sur la question des produits susceptibles d'entraver la multiplication des germes comme les moisissures (qui sont des champignons microscopiques se développant à l'humidité sur des milieux organiques). En fait, l'histoire des antibiotiques commence en 1929, date à laquelle on constate qu'une moisissure se développant naturellement sur des fruits ou des fromages empêche la prolifération du bacille de la diphtérie et de celui du charbon dans les boîtes où l'on cultive ces microbes, en laboratoire. On baptise le liquide de culture de cette moisissure Penicillium notatum, et on constate qu'elle n'est pas toxique pour la souris à laquelle on l'injecte. Malgré tout, cette découverte n'attire pas vraiment l'attention des chercheurs et reste sans lendemain. (http://www.vulgaris-medical.com/encyclopedie-medicale/antibiotique-generalites, 2015). En 1935, l'Allemand Domagk reprend les idées d'Ehrlich sur l'effet anti-infectieux de certains colorants qu'il avait mis au point en 1905, en se servant d'un colorant pour traiter certaines infections par une bactérie appelée streptocoque. Le Français J. Tréfouël et sa femme, à l'Institut Pasteur, montrent que le produit actif appartient à une famille appelée sulfamide. A partir de là, et pendant une quinzaine d'années, cette variété de médicaments sera employée contre les germes, reléguant du même coup à une seconde place les moisissures et autres produits susceptibles de posséder des capacités antibiotiques. Ce n'est qu'en 1939 que le français R. Dubos découvre qu'une bactérie appelée Bacillus brevis est capable de produire une substance empêchant la multiplication de certaines bactéries. Grâce à un système de coloration qualifiée de «gram +» (d'après une méthode de coloration due au biologiste danois Hans Gram), il met en évidence cette bactérie. Cependant, le premier antibiotique identifié fut la pénicilline découverte par hasard (Fleming, 1929). Ce premier antibiotique a ouvert une voie nouvelle dans la lutte contre de nombreuses maladies qui étaient considérées comme incurables auparavant. Suite à la découverte de la pénicilline, de nombreuses autres générations d’antibiotiques (nature synthétique) ont vu le jour et continuent d’apparaître dans le but de combattre. (Plesiat, 2012) Leur nombre deviendra tel qu'il faudra établir Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 11 progressivement des règles de prescription que l'on appelle antibiothérapie (http://www.vulgaris-medical.com/encyclopedie-medicale/antibiotique-generalites, 2015). I.3.1.3 Bêta-lactamines Les β-lactamines sont des antibiotiques qui possèdent un noyau β-lactame qui est la partie efficace de la molécule. Des variations au niveau de la chaîne latérale permettent de modifier les propriétés de la molécule antibiotique. Par exemple, une modification des chaînes latérales entraîne une résistance aux acides (suc gastrique) et permet l'administration de l'antibiotique par voie orale. Les β-lactamines ou antibiotiques à noyau β-lactame sont une large classe d'antibiotiques qui comprennent les pénames, les pénèmes, les céphèmes, les monobactames et les oxapènames, bref, toute substance qui contient un noyau β-lactame dans sa structure moléculaire (Glupczynski et al, 2002). Du fait de leur diversité, faible toxicité, activité bactéricide et large spectre d’action, les βlactamines sont parmi les antibiotiques les plus utilisés dans le traitement des infections causées par les Enterobacteriaceae. L’efficacité des β-lactamines dépend d’au moins trois facteurs : la quantité d’antibiotique au contact de la cible, l’affinité de l’antibiotique pour la cible et la production de β-lactamase inactivant l’antibiotique. Ces facteurs sont responsables, soit d’une résistance naturelle (intrinsèque), et donc présents chez toutes les souches de l’espèce, soit d’une résistance acquise par certaines souches, suite à l’apparition de mutations ou à l’acquisition de matériel génétique tels que des plasmides, des transposons ou des intégrons. Pour chaque espèce, on distingue donc un «phénotype sauvage» de résistance aux β-lactamines ou un «phénotype sensible» et des phénotypes de résistance acquise ou «phénotypes résistants». La résistance peut s’exprimer à bas niveau in vitro pour certaines molécules mais être responsables d’échecs thérapeutiques. La connaissance des phénotypes de résistance permet : d’établir la liste des β-lactamines à étudier en routine, de contrôler la cohérence entre l’identification et le phénotype de résistance de pallier les imperfections des tests de sensibilité in vitro par l’application de règles de lecture interprétative, de guider le choix thérapeutique (Bonnet, 2012). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 12 I.3.1.4 les quinolones Les quinolones sont des composés antibactériens de synthèse qui dérivent d'acides carboxyliques hétérocycliques diversement substitués. Toutes les quinolones actuelles présentent une structure bicyclique, avec un azote en position 1, un carboxylate en position 3 et un carbonyle en position 4. Les quinolones dont le chef de file, l’acide nalidixique, a été décrit en 1962 par Lesher et al. (Hiramatsu et al, 1997). Cependant, l’acide nalidixique fut la première quinolone à être introduite pour un usage clinique au début des années soixante (Ball, 2000). Les quinolones (Figure 3-B) sont réparties en deux groupes : les quinolones (spectre utile limité aux entérobactéries) et les fluoroquinolones (Figure 3-C), quinolones comportant un atome de fluor en position 6 (antibiotiques à spectre large dont l’activité intrinsèque est très supérieure à celle des premières quinolones) (Hiramatsu et al, 1997). L'apparition sur le marché dans les années 1980 de la norfloxacine, ofloxacine, ciprofloxacine, péfloxacine et loméfloxacine a permis aux fluoroquinolones de devenir des antibiotiques de référence pour de nombreuses infections. La présence d'une fonction acide carboxylique en position 3, et un cycle pyridone dont la fonction aminée en position 1 est substituée par une chaine aliphatique ou par un cycle sont indispensables à l'activité antibiotique, tandis que l'addition d'un fluor en 6 et d'un cycle diamine en 7 accroit très significativement l'activité par rapport aux dérivés originaux (acide nalidixique). Lorsqu’elles ont diffusé dans le cytoplasme, les quinolones exercent une inhibition sélective de la synthèse de l’ADN bactérien en agissant sur deux enzymes impliquées dans cette synthèse, l’ADN topo-isomérase de type II ou ADN gyrase et l’ADN topo-isomérase IV (Hiramatsu et al, 1997). Elles ont une diffusion tissulaire et cellulaire excellente, Les fluoroquinolones sont rapidement bactéricides, elles présentent aussi un effet postantibiotique important et prolongé. Les quinolones sont des antibactériens puissants, massivement utilisées pour le traitement d’une grande variété d’infections bactériennes chez l’homme. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 13 A: Noyau commun (Dentan, 2015) Fluoroquinolone B C Fluor: augmentation de l’activité antibactérienne et élargissement du spectre ! Figure 3: Structure des quinolones, A : noyau commun, B : acide nalidixique, C : fluoroquinolone. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 14 I.4 Résistance bactérienne aux antibiotiques Le phénotype observé à l’antibiogramme n’est rien d’autre que la somme des effets liés au contenu génétique de la souche étudiée. Comme la sensibilité ou la résistance aux antibiotiques est génétiquement définie, l’émergence et la diffusion de la résistance chez les bactéries n’est pas étonnante étant donné leur extraordinaire flexibilité génétique. La résistance aux antibiotiques peut être naturelle ou acquise. La résistance naturelle est déterminée dès le début du développement d’un antibiotique et ne pose pas de problème en pratique clinique. Aussi, les bactéries peuvent acquérir la résistance via des mutations dans les gènes endogènes, l’acquisition de gènes de résistance exogènes ou des mutations dans les gènes acquis (Rice, 2012). Cependant, la résistance aux antibiotiques résulte principalement de l’acquisition de gènes de résistance exogènes. Les progrès importants en génétique ont permis de mieux comprendre les mécanismes par lesquels les bactéries échangent des séquences d’ADN. Pendant de nombreuses années, il était convenu que les échangent génétiques se faisaient uniquement à partir de structures bien connues : les plasmides et les transposons. Ces éléments portant le plus souvent des déterminants de résistance aux antibiotiques étaient en effet facilement caractérisables au laboratoire. L’avènement de l’analyse génomique comparative a permis de montrer que ces vecteurs de résistance et leurs mécanismes de transfert étaient probablement mineurs et, qu’en réalité, les échanges génétiques entre bactéries étaient le plus souvent complexes. Ainsi, pendant des années, il était admis que certaines souches de E. coli pouvaient être responsables d’infections urinaires et d’autres de diarrhées. Désormais, il est évident que ces différences sont génétiquement déterminées par l’acquisition de différents ilôts de pathogénicité de grande taille qui portent les déterminants responsables de chacun des processus pathologiques (Welch et al, 2002). Sans surprise les bactéries peuvent utiliser des associations de déterminants génétiques pour évoluer vers la résistance dans des situations où les mutations ponctuelles par elles-mêmes ne confèrent pas des niveaux de résistance suffisamment élevés sélectionnables in vivo. L’utilisation de mécanismes auxiliaires afin d’amplifier la résistance aux fluoroquinolones associée aux mutations dans les gènes des topoisomérases est un bon exemple. Chez les bactéries à Gram négatif, les fluoroquinolones ont pour cible primaire l’ADN gyrase et pour cible secondaire la topoisomérase IV (Hooper, 2001). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 15 I.4.1 Résistance aux β-lactamines La production d’enzyme inactivatrice (Figure 4) est le principal mécanisme de résistance des entérobactéries aux β-lactamines. Le processus repose sur un résidu sérine actif chez les enzymes les plus fréquentes ou sur un ion métallique Zn2+. Dans les deux cas, l’inactivation des β-lactamines est due à l’ouverture du cycle β-lactame au niveau de la liaison amide, selon une réaction d’hydrolyse suite à l’activation d’une molécule d’eau (Bonnet, 2012). Inactivation enzymatique de l’antibiotique Bêta-lactamines / Béta-lactamases (Archambaud, 2009) Figure 4: Inactivation enzymatique de l’antibiotique Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 16 I.4.2 Résistance aux quinolones Pendant plus de 30 ans, les mécanismes de résistance aux quinolones connus avaient un support chromosomique. Depuis 1998, des déterminants d’origine plasmidique ont été découverts (Nordmann al, 2007 ; Andremont et al, 2006). Les quinolones ont pour cible les topoisomérases de type II, ADN gyrase et topoisomérase IV (Figure 5). Les deux grands mécanismes responsables de la résistance aux quinolones sont l’altération de la cible avec des mutations dans les gènes des topoisomérases et l’efflux. Ainsi, La résistance aux quinolones peut être facilitée par l’acquisition des gènes. Par exemple, les gènes qnr, codant des protéines qui protègent les topoisomérases de l’action des quinolones, peuvent supplémenter la résistance. Cependant plusieurs types de gènes qnr ont été décrits (qnrA, qnrB, qnrC, qnrD et qnrS) avec différents variants. Le niveau de résistance aux quinolones peut aussi être augmenté par l’acquisition du gène aac(6’)-Ib-cr codant pour un variant d’une enzyme inactivatrice des aminosides qui acétyle spécifiquement la ciprofloxacine (Rice. 2012). L’utilisation abusive des quinolones, a conduit à l’apparition d’une résistance augmentée à ces antibiotiques. Chez les bactéries à Gram négatif, les mécanismes de résistance acquise par : - mutations chromosomiques, induisent l’imperméabilité de la paroi ; - support plasmidique, induit la protection des topoisomérases de liaison à fluoroquinolone (ADN bactérien) et l’acétylation des quinolones donc l’inactivation enzymatique (aac(6’)-lbcr enzyme) (Dentan, 2015) . Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 17 Quinolones Figure 5: Mécanisme d’action des quinolones (Dentan, 2015) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 18 II. Objectifs de l’étude II.1 Objectif principal Décrire les gènes plasmidiques de résistance aux quinolones chez les E.coli et Klebsiella spp productrices de bétalactamase à spectre élargi isolées chez les enfants de 6 à 59 mois inclus dans une étude menée par le centre de recherche « Epicentre » dans la région de Maradi au Niger. II-2 Objectifs spécifiques Déterminer la proportion respective de chaque gène de résistance aux quinolones chez les bactéries productrices de BLSE ; Rechercher les gènes de résistance aux quinolones chez les souches sensibles à l’acide nalidixique mais résistante aux fluoroquinolones sur l’antibiogramme standard, par des techniques approfondies (PCR). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 19 MATERIEL ET METHODES III Matériel et méthodes III.1 Cadre de l’étude La collecte de nos échantillons a été effectuée au laboratoire du centre de Recherche Epicentre à Maradi, au Niger, l’identification des souches a été confirmée par Galerie API20E au laboratoire de l’Hôpital Saint Camille de Ouagadougou (HOSCO). Les analyses moléculaires ont été réalisées au Laboratoire de Biologie moléculaire et de Génétique (LABIOGENE) au Centre de Recherche Biomoléculaire Pietro Annigoni (CERBA). EPICENTRE est une association à but non lucratif créée par Médecins Sans Frontières (MSF) en 1986 qui mène des activités de recherche et de formation sur les programmes de MSF ainsi que dans ses propres centres de recherche au Niger et en Ouganda. Epicentre est un centre collaborateur de l’OMS. CERBA/LABIOGENE, relève du district sanitaire de Bogodogo. Créé par la délégation Camillienne, ce centre a pour missions premières la formation et la promotion de jeunes chercheurs en particulier dans le domaine biomoléculaire où il dispose d’un plateau technique moderne (appareils de PCR en temps réel, HPLC, séquenceur, etc.). Les activités de recherche s’articulent autour de plusieurs axes principaux. Le premier axe qui concerne la recherche fondamentale et les sciences du génome se décompose en sous-axes sur les pathologies génétiques (hémoglobinopathies, ostéoporose, déficiences génétiques), les marqueurs de résistance génétique (résistance bactérienne aux antimicrobiens), le diagnostic moléculaire de diverses pathologies en particulier des pathologies émergentes (VIH, HPV, VHC, VHB) ainsi que sur la vaccinologie. Le deuxième axe fait intervenir des études de la médecine traditionnelle (travaux sur des recettes traditionnelles fournies par des tradipraticiens). Les deux derniers axes comprennent la recherche clinique (suivi biologique et clinique des personnes vivant avec le VIH, activités portant sur la PTME, expérimentations pharmaco-cliniques) et la recherche en nutrition (réhabilitation nutritionnelle des enfants malnutris). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 20 III.2 Type et période d’étude Il s’agit d’une étude rétrospective descriptive réalisée sur diverses espèces d’entérobactéries productrices de BLSE et résistantes aux quinolones, isolées de selles d’enfants de 6 à 59 mois inclus dans un essai clinique mené par Epicentre dans la région de Maradi au Niger, entre Février et Novembre 2013. Les analyses moléculaires ont été effectuées au CERBA/LABIOGENE, Université de Ouagadougou, Burkina Faso entre Juillet et Aout 2015. III.3 Echantillonnage Epicentre a mené un essai clinique randomisé dont l’objectif était d’évaluer l’effet de l’utilisation systématique de l’amoxicilline pour le traitement en ambulatoire des enfants sévèrement malnutris sans complication versus placebo à Maradi au Niger de 2012 à 2013. Une étude ancillaire a également été menée sur un sous-échantillon d’enfants inclus dans l’étude générale afin de décrire l’émergence des résistances aux C3G dans la flore intestinale. Durant les visites régulières à l’inclusion dans l’étude, au 7ème et au 28ème jour, les enfants sélectionnés dans l’étude ancillaire ont fourni un échantillon de selles (écouvillon ou selle en pot) prélevé sur les sites et conservés à température de +4 ºC jusqu’à leur acheminement au laboratoire d’Epicentre. Tous les échantillons de selles collectés dans le cadre de cette étude ancillaire ont été transportés au laboratoire Epicentre de Maradi sous condition de température de +4 ºC le jour même pour analyse bactériologique. Dans ce laboratoire, la présence de BLSE a été déterminée par la mise en culture sur le milieu chromagar BLSE qui est un milieu sélectif. Ce milieu a permis d’isoler les colonies roses, bleues foncées, blanches suspectant respectivement E. coli, Klebsiella et Salmonella. Une colonie de chaque espèce a été placé dans un tube contenant un milieu de conservation et stocké à +4 ºC. Les souches ont été collectées sur les 04 sites de l’étude (Madarounfa, Gabi, Dan-issa et Tofa) du centre de recherche Epicentre à Maradi dans la période allant du 18 février au 11 Novembre 2013 pour les trois premiers sites et Juillet 2013 pour le site de Tofa. Des études approfondies sur les différents isolats récoltés ont été réalisées au laboratoire de biologie moléculaire CERBA (Centre de Recherche Biomoléculaire Pietro Annigoni)/LABIOGENE (laboratoire de biologie moléculaire et de génétique) du département de Biochimie-Microbiologie situé dans l’Unité de Formation et de Recherche en Science de la Vie et de la Terre (URF/SVT) à l’Université de Ouagadougou. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 21 Soixante dix huit (78) souches d’entérobactéries productrices de BLSE et résistantes aux quinolones nous ont été fournies par le laboratoire de l’EPICENTRE Maradi-Niger. Ces souches sont issues des prélèvements de selles provenant des enfants de six (06) à cinquanteneuf (59) mois inclus dans l’étude Epicentre entre Février et Novembre 2013. III.3.1 - Mode de sélection A partir de la base de données de l’étude ancillaire nous avions sélectionné de façon aléatoire en respectant la proportion de la répartition de la population d’étude les 78 souches en fonction de la couleur des colonies : roses, et bleues suspectant respectivement E. coli, et Klebsiella. III.3.2 - Critère d’inclusion Les souches bactériennes inclus dans cette étude répondent aux critères d’inclusion suivants: - Isolées d’un prélèvement de selles au moment de l’inclusion des enfants dans l’étude générale; - Collectées entre le 18 février et le 11Novembre 2013; - BLSE isolées et conservées au laboratoire d’Epicentre à Maradi; - Repoussent sur Hektoen; - Résistantes aux quinolones et aux fluoroquinolones selon l’antibiogramme standard du laboratoire de l’Epicentre à Maradi; - Les souches de couleur ne concordant pas aux deux espèces cités ont été remplacés par une liste randomisée; - Les souches sensibles à l’acide nalidixique mais résistantes aux fluoroquinolones sur l’antibiogramme standard. III.3.3 -Critères d’exclusion Les souches isolées dans des prélèvements collectés à la semaine 01 et 04 du suivi n’ont pas été inclues dans l’étude. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 22 III.4 Matériel III.4.1 Réactifs Les amorces et le Master Mix universel, KIT. III.4.2 Appareillage La PCR a été réalisée à l’aide du Thermocycleur GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems, Courtabœuf, France). III.4.3 Autres matériels D’autres matériels ont été utilisés à savoir les milieux de culture, la galérie API 20E, les micropipettes, le vortex, les cônes ou embouts, des incubateurs, une centrifugeuse, une hotte de sécurité, des tubes stériles, des congélateurs, et divers autres matériels de laboratoire. III.5 Méthodes III.5.1 Confirmation de l’identité des souches Après repiquage sur milieu Hektoen, l’identification des souches a été confirmée par la galerie API 20E au laboratoire de l’Hôpital Saint Camille de Ouagadougou (HOSCO). III.5.2. Sensibilité aux antibiotiques La sensibilité aux antibiotiques a été déterminée par antibiogramme qui a été réalisé par la méthode de diffusion en milieu gélosé de Muller-Hinton (MH) selon les recommandations du CA-SFM 2013 (Comité de l’antibiogramme de la Société française de microbiologie (microbiologie 2013). Les soixante-dix-huit (78) isolats (E. coli, Klebsiella) ont été testés par le laboratoire d’Epicentre pour leur sensibilité à 16 antibiotiques appartenant à 05 familles. Les familles d’antibiotiques utilisées sont les suivantes : les bétalactamines (Amoxicilline, Amoxicilline + Acide clavulanique, Tircarcilline Cefalotine, Cefoxitine, Cefotaxime, Ceftazidime, Cefipime, Imipenème, Ertapenème), les quinolones (Acide nalidixique, Ofloxacine), les aminosides (Amikacine, Gentamicine) les cyclines (Tétracycline) et les sulfamides (Cotrimoxazole). E.coli CIP 7624 a été utilisé comme souche de référence. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 23 III.5.3 Condition de cultures des souches Pour les identifications et les purifications, les bactéries ont été repiquées sur des milieux Chromagar Orientation et Hektoen en boites de pétri et incubées à 37 ºC pendant 24h .Pour les extractions des ADN, les bactéries ont été cultivées dans un bouillon de culture Luria-Bertani (LB) tamponné à pH 7 et incubées à 37 ºC pendant 24h. III.5.4 Extraction des ADNs Les souches conservées sur milieu Leminor ont été repiquées sur milieu TCS puis incubées à 37 °C pendant 24h. Quelques colonies bactériennes issues de cette culture ont été ensuite cultivées dans 2 ml de bouillon de culture Luria-Bertani (LB) tamponné à pH 7 et incubées à 37 ºC pendant 24h. Les culots bactériens obtenus par centrifugation à 10000 tours par minute pendant 5 minutes à la centrifugeuse (eppendorf Centrifuge 5417C) ont été mis en suspension par 500 µl de tampon phosphate 100Mm pH 7 puis porter à 100 °C (eau bouillante) pendant 15 minutes et centrifugés à 10000 tours par minute pendant 10 minutes. Les surnageants recueillis ont été mis en suspension dans 250 µl d’alcool absolu et laissés à température ambiante pendant 5 minutes ensuite centrifugés à 10000 tours par minute pendant 10 minutes ; les surnageants ont été rejetés et les culots ont été recueillis. Les culots obtenus ont été mis en suspension dans 1000 µl d’alcool 75 °C, vortexés puis centrifugés à 5000 tours pendant 5 minutes. Les lavages ont été effectués deux fois et le culot recueilli a été séché pendant 24h sous hotte couverte de papier essuie-tout. L’ADN est repris dans 100 µl d’eau distillé stérile puis conservé à -80 °C. III.5.5 Amplification des gènes de quinolones La PCR a été réalisée dans un volume réactionnel de 50 µl. Deux programmes d’amplification ont été utilisés pour la recherche des quatre gènes (Tableau I) (Dallenne et al, 2010 ; Robicsek et al, and Park et al, 2006). Les gènes qnrA, qnrB et qnrS ont été amplifiés par PCR multiplex. Les gènes aac (6´) ont été amplifiés par PCR simplex (Park et al, 2006). Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 24 Tableau I : Protocoles de PCR du gène qnr Condition/durée Paramètres qnrA qnrB Dénaturation initiale 94 °C/10 mn 94 °C/10 mn Dénaturation 94 °C/45 s Appariement 53 °C/45 s Elongation 72 °C/1 mn Elongation Finale Nombre de cycles 72 °C/7 mn 32 94 °C/45 s 53 °C/45 s 72 °C/1 mn 72 °C/7 mn 32 qnrS aac 94 °C/10 mn 94 °C/10 mn 94 °C/45 s 94 °C/45 s 53 °C/45 s 55 °C/45 s 72 °C/1 mn 72 °C/45 s 72 °C/7 mn 32 72 °C/7 mn 34 Les séquences des amorces utilisées au niveau de cette étude ont été mentionnées dans le tableau II. Ces amorces ont été fournies par la maison ABI. L’amplification a été effectuée à l’aide du thermocycleur GeneAmp 9700 PCR system de Applied Biosystems. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 25 Tableau II: Séquences des amorces utilisées au niveau de cette étude Gènes recherchés qnrA Séquences des amorces (5'-3') paires de bases for 5′-ATTTCTCACGCCAGGATTTG références 516 ( Robicsek et al, 2006) 469 ( Robicsek et al, 2006) 417 (Robicsek et al, 2006) Rev 5′-GATCGGCAAAGGTTAGGTCA qnrB For 5′-GATCGTGAAAGCCAGAAAGG Rev 5′-ACGATGCCTGGTAGTTGTCC qnrS For 5′-ACGACATTCGTCAACTGCAA Rev 5′-TAAATTGGCACCCTGTAGGC aac(6) For 5′-TTGCGATGCTCTATGAGTGGCTA 482 ( Park et al, 2006) Rev 5′-CTCGAATGCCTGGCGTGTTT III.5.6 Electrophorèse sur gel d’agarose Les fragments d’ADN amplifiés par PCR étaient séparés par électrophorèse sur un gel d’agarose à 2 % préparé dans une solution de tris base - borate – EDTA 1X et contenant 16 µl de bromure d’éthidium. La migration s’est réalisée sous une tension de 100 volts (V) pendant 1H. Le tampon de migration utilisé a été le Tris base- borate – EDTA 1X. La migration a été suivie grâce à une solution de dépôt (bleu de charge) ajoutée à la solution d’ADN à environ 20 % du volume. Les tailles des différents fragments ont été déterminées en déposant à côté des puits contenant l’ADN des marqueurs de masses moléculaires. Ces fragments étaient ensuite visualisés sous lumière UV. Des fragments d’ADN de 516 paires de base (pb) étaient obtenus en cas de présence de qnrA, de 482 paires de base en cas de présence de aac(6’) , de 469 paires de base en cas de présence de qnrB et de 417 paires de base en cas de présence de qnrS. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 26 III.5.7 Analyse des données Les données ont été traitées à l’aide du logiciel SPSS Statistics 21.0. III.5.8 Considérations éthiques Cette étude a obtenu l’accord du comité Consultatif National d’Ethique du Niger (CCNE), notamment pour le transfert des souches du laboratoire d’Epicentre de Maradi, Niger au laboratoire de biologie moléculaire CERBA/LABIOGENE, Ouagadougou, Burkina-Faso. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 27 RESULTATS IV Résultats IV.1 Caractéristiques et répartition des souches d’entérobactéries en fonction des espèces bactériennes Cette étude a concerné 78 souches d’entérobactéries productrices de béta-lactamases à spectre élargi et résistantes aux quinolones selon les résultats de l’antibiogramme réalisés par le laboratoire Epicentre à Maradi, au Niger. L’âge des participants variait de 06 à 59 mois. Dans la flore intestinale, E. coli constituait l’espèce prédominante avec un pourcentage de 80,8 %, suivie de Klebsiella pneumoniae (16,7 %). Le taux de l’espèce Klebsiella oxytoca était de 2,6 % (Tableau III). Tableau III: Répartition des souches d’entérobactéries en fonction de l’espèce Espèces bactériennes Nombre E.coli Pourcentage (%) 80,8 63 K.oxytoca 2,6 2 k.pneumoniae 16,7 13 Total 78 100 IV.2 Répartition des gènes en fonction de l’espèce La majorité des isolats hébergent le gène aac(6’) soit 67,9 % (53/78) ( Tableau IV). Tableau IV: Répartition des gènes en fonction de l’espèce bactérienne Gènes qnrA qnrB qnrS Aac(6’) E.coli 3 2 23 38 K.oxytoca 0 2 0 2 K.pneumoniae 1 7 4 13 11 (14,1 %) 27 (34,6 %) Nom des souches TOTAL (%) 04 (5,1 %) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou 53 (67,9 %) Page 28 IV.3 Répartition de l’association des gènes en fonction des espèces bactériennes La résistance associée aux quinolones dans le cas de BLSE a été observée dans 88,46 % (69/78) soit 22 % de l’ensemble des souches de Klebsiella. Aucune des souches résistantes aux béta-lactamases n’héberge à la fois les gènes qnrA, qnrB et qnrS mais il existe une association des gènes de résistance BLSE, qnr et aac(6’) chez 26 souches (33,32 %) répartis comme suit 12 E. coli, 02 Klebsiella oxytoca et 12 Klebsiella pneumoniae ( Tableau V). Tableau V: Répartition de l’association des gènes en fonction des espèces bactériennes Espèces bactériennes Association Qnr-BLSE-aac Pourcentage ( % ) E.coli 15,38 12 K.oxytoca 2,56 2 k.pneumoniae 15,38 12 26 Total 33, 32 IV.4 Répartition de gènes chez les souches sensibles à l’acide nalidixique et résistantes aux fluoroquinolones Parmi les 21 souches (16 E. coli, 04 K. pneumoniae et 01 K. oxytoca) sensibles à l’acide nalidixique mais résistante aux fluoroquinolones soit 26,9 %, on observe la présence du gène qnrA chez 01 souche, le gène qnrB est retrouvé chez 03 souches, 16 souches présentent une résistance au qnrS, 09 souches montrent une résistance au gène aac(6’) (Tableau VI). Tableau VI : Répartition de gènes chez les souches sensibles à l’acide nalidixique et résistantes aux fluoroquinolones Gènes qnrA qnrB qnrS Aac(6’) E.coli 0 0 15 4 K.oxytoca 0 1 0 1 K.pneumoniae 1 2 1 4 TOTAL 01 03 16 09 Nom des souches Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 29 IV.5 Caractérisation des gènes codant pour la résistance aux quinolones Les ADN des 57 souches répondant positives à la résistance aux quinolones et de 21 souches sensibles aux quinolones mais résistantes aux fluoroquinolones ont été soumis à la technique de PCR pour la recherche du type de gène qnr et aac(6’) en utilisant les amorces spécifiques pour qnrA, qnrB, qnrS et aac(6’). L’examen des produits PCR après électrophorèse sur gel d’agarose a permis de noter que 69 isolats se sont révélés porteurs d’au moins un des gènes recherchés et 09 isolats ne portent aucun des gènes recherchés. 26 isolats hébergent à la fois le gène qnr et aac(6’), 04 isolats hébergent le gène qnrA, 11 isolats hébergent le gène qnrB, 27 isolats hébergent le gène qnrS, 53 isolats hébergent le gène aac(6’) (Tableau VII) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 30 Tableau VII: Données des antibiogrammes et Résultats de la PCR Age(mois) sexe 9 M 6 M 11 F 7 F 20 F 9 F 29 M 7 M 26 F 22 F 30 M 19 F 11 M 14 F 29 M 19 M 12 M Nom souche AMX TIC CF FOX TE AMC CTX fep IMP CAZ ETP NA OFX GM AN SXT E.coli R R R S R R R R S R S R R R S R E.coli N R R S R I R R S R S R R R S E.coli R R R S R I R I S R S S R S E.coli R R R S R I R R S R S R R E.coli R R R S R S R R S R S S E.coli R R R S R I R R S R S E.coli R R R S R S R R S R E.coli R R R S R S R R S E.coli R R R S R I R R E.coli R R R S R I R E.coli R R R S R I E.coli R R R S R E.coli N R R S E.coli R R R E.coli R R E.coli R k.pneumoniae R qnr B qnr S aac(6) neg neg neg pos R neg neg neg pos S R neg neg pos pos R S R neg pos neg pos R S S R neg neg pos neg R R R S R neg neg neg pos S S R S S R neg neg pos pos R S R R R S R neg neg neg pos S R S R R R S R neg neg neg pos R S R S R R R S R neg neg neg pos R R S R S R R S S R neg neg pos pos S R R S R S R R S S R pos neg neg pos R S R R S R S R R S S R neg neg pos neg S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos R S R S R I S R S S R S S R neg neg pos neg R R S R I R R S R S R R S S R neg neg neg neg R R S R I R R S R S I R R I R neg pos neg pos Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 31 qnr A 19 M 20 F 25 M 6 M 18 F 29 F 7 F 11 M 7 F 10 M 13 F 16 F 16 M 13 M 15 F 6 F 8 F 24 F 6 F k.pneumoniae R R R S S I R R S R S S R S S R pos neg neg pos k.pneumoniae R R R S R I R R S R S S R S S R neg pos neg pos k.oxytoca R R R S R I R I S R S S R R S R neg pos neg pos k.pneumoniae R R R S R R R R S R S I R R S R neg pos neg pos K.oxytoca R R R S R S R R S R S I R R S R neg pos neg pos k.pneumoniae R R R S R I R R S R S S R R S R neg pos neg pos k.pneumoniae R R R S R I R R S R S R R R S R neg pos neg pos E.coli R R R S R S R R S R S R R S S R neg neg neg pos E.coli R R R S I S R R S R S I R I I I neg neg pos neg E.coli R R R S R S R R S R S R R S S R neg neg neg neg E.coli R R R S R I R R S R S R R I S R neg neg neg neg E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg pos neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R I S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R R S R S R R S S R neg neg neg pos E.coli R R R S R R R R S R S R R R I R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R I R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 32 9 F 29 M 9 M 8 M 7 F 32 M 34 M 24 F 23 M 6 M 10 F 12 F 8 M 22 F 24 M 18 F 14 M 8 M 7 F E.coli R R R S S I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R R S R S R R S S R neg neg neg neg E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R S R R S R S R R R S R neg neg neg neg E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R S R R S R S R R S S R neg neg neg neg E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R R S R S S R S S S neg neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R S S R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R R S R S S R S S S neg neg pos neg E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg pos neg E.coli R R R S R R R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli N R R S R S R R S R S R R S S R neg neg pos pos E.coli R R R S R S R R S R S R R R S R neg neg neg neg Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 33 11 F 22 F 32 M 12 F 24 M 8 M 34 M 22 F 21 F 7 F 6 M 12 M 6 F 22 F 21 M 22 M 6 F 9 M 12 M E.coli R R R S R S R R S R S R R S S R neg neg neg pos k.pneumoniae R R R S R I R I S R S I R R S R neg neg pos pos k.pneumoniae R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg pos pos k.pneumoniae R R R S S I R R S R S R R R S R neg neg neg pos k.pneumoniae N R R S R I R R S R S I R R S R neg neg pos pos k.pneumoniae N R R S R I R R S R S R R R S R neg pos neg pos k.pneumoniae R R R S S I R R R R S S R R S R neg neg pos pos k.pneumoniae R R R S R S R R S R S I R S S R neg pos neg pos E.coli R R R S R S R R S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R R R R R R S R S R R S S R neg neg neg pos E.coli R R R S R S R R S R S R R R I R neg neg neg neg E.coli R R R S R S R S S R S S R S S R neg neg pos neg E.coli R R R S R I R R S R S R R S S R pos neg neg pos E.coli R R R S R I R I S R S I R S S R neg neg pos neg E.coli R R R R R R R I S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S I R I I R neg neg pos pos E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg neg E.coli R R R S R I R R S R S I R I S R neg neg pos pos E.coli R R R S R I R I S R S S R S S R neg neg pos pos Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 34 11 M 11 M 22 M 24 M E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R S S R pos neg neg pos E.coli R R R S R I R R S R S R R R S R neg neg neg pos NB: les qnr A-B-S sont les gènes plasmidiques de resistance aux quinolones ; aac(6’) est le gène de resistance aux fluoroquinolone ; Légende : Neg : négatif ; Pos : positif Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 35 Des amplicons de 516 paires de base (pb) étaient obtenus en cas de présence de qnrA, de 469 paires de base en cas de présence de qnrB et de 417 paires de base en cas de présence de qnrS ( Figure 6) et des amplicons de 482 paires de base étaient obtenus en cas de présence de aac(6’) (Figure 7) PM 11 2 3 4 5 6 7 8 9 15 500pb Figure 6: Gel d’agarose des produits PCR des, qnrB et qnrS qnrA PM: Marqueur de taille (100pb); 1,2,4,8: Souches qnr(S+); 3,15: Souches qnr(A+); 5,6,7,9: Souches qnr (B+) PM 1 15 500 pb Figure 7: Gel d’agarose des produits PCR du aac(6’)-Ib. PM: Marqueur de taille (100pb) ; 1 à 15 : Souches aac(6’) (+) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 36 DISCUSSION V. Discussion Selon la présente étude les gènes qnr et aac(6’) ont une prévalence de 88,45 %, avec une prédominance du variant aac(6’) (67,9 %), suivi du qnrS (34,6 %) ,de qnrB (14,1 %) et qnrA (5,1 %). Ces fréquences sont supérieures à celles rapportée en Turquie, où la prévalence de gènes de résistance à médiation plasmidique de déterminantes quinolones a été rapportée à 30 % des souches (Mammeri et al, 2005 ; Corkill et al, 2005) et le gène qnrA a été retrouvé chez 6,3 % (Mehmet et al, 2008). Par ailleurs, il existe une fréquente association entre les déterminants géniques de type qnr et ceux des BLSE, ce qui souligne la possibilité d’une co-sélection de ces deux mécanismes de résistance plasmidique (Lavilla et al, 2008). Une étude menée en Espagne a évalué la prévalence des gènes qnr chez 305 souches d’entérobactéries productrices de BLSE (Lavilla et al, 2008). Les résultats de cette étude ont révélé une prévalence de 4,9 % de l’association « qnr–BLSE » Une autre étude menée en Côte d’Ivoire a évalué la prévalence des gènes qnr chez 151 souches d’entérobactéries productrices de BLSE (Guessennd et al, 2007). La prévalence de l’association « qnr-BLSE » au cours de cette étude était de 27 % en moyenne pour l’ensemble des entérobactéries alors que dans notre étude, 23 souches multirésistantes ont été identifiées (BLSE + résistance aux qnr). Ces souches représentent 29,49 % (23/78). Cela pourrait s’expliquer par la petite taille de notre échantillon. Aux états unis, (Park et al, 2006) ont rapporté que les gènes responsables de la résistance aux quinolones (qnr) ont été trouvés chez les entérobactéries ; la même étude révèle la prévalence de l’allèle du gène aac(6’) de 14%. Cette donnée est confirmée par (Karah.N et al, 2010) en Tunisie alors que dans notre étude le gène aac(6’) est majoritaire avec une prévalence de 67,9 %. Dans notre étude, la distribution de la variante aac(6’) diffère entre les espèces. Elle est détectée le plus souvent chez les E. coli suivies des K. pneumoniae, donnée confirmée par l’étude de Park et al, 2006. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 37 Bien que la variante de gène aac(6’) n’a pas été signalée jusqu’en 2006, elle était déjà présente dans plus de la moitié des isolats multirésistants de E. coli à Shanghai, en Chine, en 2000 et 2001 ( Wang et al, 2003). Les différents antibiogrammes des espèces étudiés suggèrent que la diffusion de l'aac (6’) Ib-Cr ne se produit pas à travers la propagation clonale ou la propagation d'un plasmide unique. La diversité des plasmides sur laquelle circule ce gène n’est pas encore connue, mais sa présence dans une cassette d'intégrons (Casin et al, 1998 ; Robicsek et al, 2006) suggère qu'il pourrait être largement mobile parmi les plasmides. L’association des gènes de résistance qnr et aac(6’) confère un haut niveau de resistance aux bactéries. Notre étude révèle l’existence d’une association des gènes de résistance qnr et aac(6’) chez 26 souches répartis comme suit 12 E. coli, 2 Klebsiella oxytoca et 12 Klebsiella pneumoniae mais ces données sont différentes de celles rapportées par (Robicsek et al, 2006 ; Wang et al, 2003) où il n’existe aucune association entre l’aac(6’) et les gènes qnr. Les résultats de la sensibilité à l’acide nalidixique et résistante aux fluoroquinolones ont montré en général que les bactéries présentent un taux de résistance aux antibiotiques. En effet, 21 souches (16 E. coli, 04 K. pneumoniae et 01 K.oxytoca) sensibles à l’acide nalidixique mais résistante aux fluoroquinolones ont révélés la présence des gènes plasmidiques de résistance aux quinolones avec une prévalence de 26,9 %. Cependant, on observe la présence du gène qnrA chez 01 souche, le gène qnrB est retrouvé chez 03 souches, 16 souches présentent une résistance au qnrS, 09 souches montrent une résistance au gène aac(6’). Une des limites de notre étude est que nous n’avons pas disposé des informations sur les CMI des antibiotiques ciblés comme par exemple les céphalosporines de 3ème génération (ceftazidime, cefotaxime), les quinolones (acide nalidixique) et fluoroquinolones (ofloxacine et ciprofloxacine) pouvant confirmer la résistance de ces antibiotiques avant la PCR. Une autre limite à notre étude est le manque des caractéristiques moléculaires des gènes de résistance aux béta-lactamases, nous nous sommes contentés seulement de l’aspect phénotypique révélé par l’antibiogramme classique. Malgré ces limites, les résultats de la présente étude nous paraissent importants et pertinents en termes de recherche sur les gènes qnr, aac(6’) Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou en santé publique. Page 38 CONCLUSION ET PERSPECTIVES Conclusion Les bactéries ont accès à un nombre important d’éléments génétiques pour développer la résistance aux antibiotiques auxquels elles sont confrontées. Si la résistance ne peut être acquise par mutation(s) de gènes domestiques, les nombreuses possibilités de transfert d’information génétique dont les bactéries sont pourvues leur permettent d’acquérir la résistance à partir d’autres espèces. L’utilisation fréquente des antibiotiques à l’hôpital et dans la communauté est responsable d’une pression de sélection permanente favorisant l’émergence de la résistance parmi les souches cliniques, la multi-résistance est le plus souvent le résultat d’une accumulation régulière de gènes exogènes. Les résultats de notre étude nous ont permis de révéler les types de gènes plasmidiques de résistance aux quinolones circulant dans les milieux pédiatriques de notre pays, cela nous permettra aussi d’envisager à l’image d’autres pays un réseau de surveillance de gènes de résistance aux quinolones. Cependant, la caractérisation des gènes de résistance aux quinolones nous a permis une meilleure compréhension de la transmission inter-espèce et la mise en évidence des nouvelles résistances. Perspectives Améliorer la détection des bas niveaux de résistance avant qu’ils n’aient un impact clinique pourrait aider à prévenir les résistances de plus haut niveau. Promouvoir l’instauration d’une surveillance épidémiologique afin de vérifier la validité des protocoles thérapeutiques de première intention et de proposer d’éventuelles mesures adaptatives. Mémoire Master II/BioGeMA/2014-2015/Moumouni Aissatou Page 39 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES CA-SFM, Comité d’antibiogramme de la Société Française de Microbiologie, 2013. ACAR, J. E. C., PATRICE 1998. La fin de l’âge d’or des antibiotiques. La Recherche, 314, 50-53. AMBLER, R. P. 1980. The structure of Béta-lactamases. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 289, 321-31. BALL P. 2000. Quinolone generations: natural history or natural selection? J. Antimicrob. Chemother, 46, 17-24. BONNET, R. 2012. Β-LACTAMINES ET ENTEROBACTERIES. ANTIBIOGRAMME, 16, 165-187. CASIN, I., F. BORDON, P. BERTIN, A. COUTROT, I. PODGLAJEN, R. BRASSEUR, AND E. COLLATZ 1998. 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