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