UE8 – De l’agent infectieux à l’hôte Dr Thibault Date : 15/02/17 Promo : P2 2016/2017 Plage horaire : 10h45-12h45 Enseignant : Dr Thibault Les Antibiotiques : Structure, mode d’action, mécanisme de résistance, Bactéries Multi-Résistantes et infections nosocomiales I. Définition II. Invention des ATB III. Paramètres d’activité des antibiotiques 1. 2. 3. 4. Spectre d’activité Concentration minimale inhibitrice (CMI) Concentration minimale bactéricide (CMB) Limites des antibiogrammes IV. Liste des antibiotiques V. Mode d’action des antibiotiques 1. 2. 3. 4. 5. 6. Inhibition de la synthèse du peptidoglycane Action sur les membranes Action sur la synthèse protéique Action sur l’ADN Action sur la synthèse de l’ARN Action sur les métabolites intermédiaires VI. Mécanisme de résistance 1. 2. 3. 4. Enzymatique Modification de la cible Imperméabilité Efflux VII. Vers la multi-résistance et au-delà VIII. Pénurie de nouvelles molécules IX. Conséquences X. Conclusion 1 Ceci n’est qu’une introduction aux antibiotiques (ATB). Les ATB sont un vrai souci de santé publique aussi bien en France que dans le monde entier. L’objectif du cours n’est pas de connaitre la liste des ATB par cœur (ça sera pour plus tard sa :/), mais d’avoir une première approche de ce qui a été fait, de la situation délicate actuelle et de ce qui est encore faisable au sujet des ATB. I. Définition Du grec anti : « contre », et bios : « la vie » Un antibiotique est une molécule chimique, d’origine naturelle (pour la majeure partie ; plantes, bactéries, champignons,..) ou synthétique, qui détruit ou bloque la croissance des bactéries et possède une toxicité sélective contre la bactérie et non contre l’hôte. Ils s’opposent aux antiseptiques. Un antiseptique c’est un tue tout. Antiseptique : utilisation locale uniquement, fonction de tuer un maximum de germes de manière non sélective. Un ATB est une molécule spécifique contre un germe donné et de tuer uniquement si possible et de n’avoir aucun effet négatif sur la personne qui en prend. Un antibiotique ne doit pas être toxique pour l’homme, ça s’ingère et ça s’injecte. Il doit avoir une activité complètement sélective contre les bactéries. La plupart des molécules sont parfaitement naturelles, elles sont fabriquées en général par des champignons ou des bactéries (pour se protéger contre les autres bactéries, pour se propager) => Principal moyen de découverte d'antibiotiques. Ils agissent via le blocage d’une étape essentielle du développement des bactéries, de façon à tuer ou à inhiber la croissance de la bactérie. Ça peut agir sur : la synthèse de la paroi, les peptidoglycanes de la membrane, la synthèse de l’ADN, la synthèse de l’ARN, la traduction, la production d’énergie, de métabolites … L’ATB agit sur un moment clé du fonctionnement de la bactérie pour la tuer ou du moins arrêter sa croissance et laisser le reste au système immunitaire. II. Invention des ATB On a trouvé des traces de tétracycline retrouvées sur les restes du peuple nubien 2000 ans avant JC. On n’est pas sûr qu’ils utilisaient les tétracyclines à visée antibiotique, puisqu’ ils faisaient de la bière et que le grain utilisé dans la préparation de la bière contient des bactéries appelées streptomycines, productrices de cet antibiotique. Cet exemple n’est pas le seul, on a trouvé des traces d’antibiotiques chez les Egyptiens et d’autres populations antiques… Plus récemment, à partir des années 1850, on a longtemps tâtonné, et on a commencé à se rendre compte qu’on peut guérir le mal par le mal, en introduisant une bactérie chez une personne infectée, la bactérie 2 introduite va guérir la première infection : C’est la compétition bactérienne. En1877, Pasteur a trouvé qu’en injectant à des rats de l’anthrax et diverses bactéries du sol, ils ne faisaient pas la maladie du charbon. En 1885, on a réussi à traiter une tuberculose en pulvérisant du Bacterium termo. (Arnaldo Cantani) En 1887, en injectant de streptocoques à des animaux, qui protègent du choléra. (Rudolf Emmerich) En 1928 : la pénicilline découverte par Fleming, actif contre les staphylocoques dorés. Cependant il a fallu une trentaine d’année pour l’utiliser. En 1932, Prontosil®, un sulfamide, premier antibiotique de synthèse est passé sur le marché. En 1939, tyrothricine : 1er antibiotique commercialisé en application locale. Utilisation locale des ATB surtout pendant la 2nde Guerre Mondiale pour guérir les blessures et les ulcères (Eviter la gangrène), et expansion totale des ATB après la guerre. – 1944, streptomycine – 1952, érythromycine – 1956, vancomycine – 1962, quinolones – 1980, fluoroquinolones – 2000, le Linezolide® Au début on a découvert une multitude d’antibiotiques mais depuis la découverte est ralentie, on améliore plutôt des molécules déjà existantes. Ce qu’il faut retenir c’est qu’au siècle dernier avec l’invention et la commercialisation des différents antibiotiques, on a gagné en moyenne pour l’être humain 15 ans d’espérance de vie supplémentaire, car on soigne des gens relativement jeunes. C'est énoooooooorme !!!! Par comparaison, si aujourd’hui on inventait le traitement miracle qui va guérir absolument tous les cancers qui existent, on le met sur le marché aujourd’hui, on va gagner entre 1,5 - 2 ans d’espérance de vie sur la moyenne. Pareil pour les maladies cardiovasculaires, on gagnerait que 6 mois d’espérance de vie. Parce que les maladies infectieuses touchent la plupart du temps les populations plus jeunes contrairement au cancer et aux maladies cardiovasculaires où la moyenne d’âge est élevée. On comprend ainsi le problème des résistances bactériennes face aux ATB, où on perdrait beaucoup d’espérance de vie. III. Paramètres d'activité des ATB Quand on parle d’antibiotiques il y a 3 notions qu’il faut connaître. 3 - Le spectre d’activité de l’antibiotique - La concentration minimale inhibitrice : CMI - La concentration minimale bactéricide : CMB 1. Spectre d’activité : Un spectre d’activité, c’est la liste des espèces bactériennes qui sont sensibles à un antibiotique donné. C’est propre à chaque antibiotique. Il faut savoir que chacun de ces germes peuvent muter ou se conférer des mécanismes de résistance, et donc peuvent sortir du spectre d’activité de l’ATB. Cette notion est évolutive dans le temps. 2. Concentration minimale inhibitrice (CMI) : Définition arbitraire : c’est la concentration minimale d’un antibiotique qu’il faut pour inhiber totalement la croissance de 106 bactéries/mL (un inoculum) qu’on inocule à 37°c pendant 18H. C’est juste pour savoir si un antibiotique va être actif sur une infection donnée chez un de vos patients. C’est une notion qui est complètement in-vitro qui est purement artificielle, qui n’est pas du tout la vraie vie d’un malade (il n’est pas forcément ni à 37° ni à 106 bactéries/mL). On peut avoir des quantités plus importantes de bactéries telles que les péritonites qui contiennent jusqu’à 10^11 Bactéries/mL. 3. Concentration minimale bactéricide (CMB) : C’est un peu la même chose que la CMI sauf qu’au lieu d’inhiber la croissance, c’est la concentration minimale pour les tuer 99,9 % de votre inoculum initial qui était de 106 par bactéries/mL inoculées pendant 18H à 37°. La CMI et la CMB sont caractéristiques d’un antibiotique pour une bactérie donnée. Chaque antibiotique pour chaque bactérie a une CMI, c’est à dire que si vous avez une bactérie A, vous allez avoir une CMI avec un antibiotique, et avec un autre antibiotique la CMI va être différente. Donc c’est vraiment spécifique d’un antibiotique pour un germe. Quand on a un rapport CMB/CMI qui est proche de 1 : la concentration minimale pour tuer les bactéries est très proche de la concentration minimale pour inhiber leur croissance, on dit que l’antibiotique est bactéricide. Il va rapidement tuer la bactérie. Ce sont ceux qu’on essaye de privilégier en pratique clinique car l’objectif premier est de tuer les bactéries. Si vous avez un rapport CMB/CMI qui est supérieur à 2 : c’est à dire qu’il faut une concentration beaucoup plus importante pour les tuer. Vous allez inhiber rapidement leur croissance mais vous n’allez pas les tuer. A ce moment-là on dit que l’antibiotique est bactériostatique. On les utilise en deuxième intention, en sachant que c’est le système immunitaire qui va prendre le relais. Ce sont des qui permettent de limiter la prolifération des germes. À partir du moment où vous êtes devant un patient qui est immunodéprimé ou quand vous avez un patient qui est très vieux ou un bébé très jeune et que vous êtes en choc septique, on va privilégier un antibiotique qui sera bactéricide. 4 Plus le problème de santé est grave, plus on aimerait utiliser un ATB qui est bactéricide, mais parfois on n’a pas le choix et on utilise les bactériostatiques et on fait confiance au système immunitaire pour terminer le travail. Dans la pratique pour savoir la CMI, on mettait un inoculum de 106 bactéries par mL à 37°c en couche monocellulaire et vous mettez des pastilles d’antibiotique. On attend 18H et on regarde les ronds d’inhibition autour des pastilles, lorsque les bactéries ont reculé au contact des antibiotiques. Le diamètre d’inhibition nous permet de calculer la CMI par un calcul mathématique. Maintenant c’est fait grâce à des automates. Dans la pratique clinique, lors d’une infection on va faire un prélèvement (Urinaire, sanguin…) qui va être mis en culture au laboratoire. Le laboratoire donnera la bactérie présente dans l’échantillon et un antibiogramme qui nous donne sa sensibilité à différents types d’antibiotiques pour nous aider à prescrire dans la pratique courante. Lecture d’un antibiogramme pour in-vivo: Nous avons le comité d’antibiotique de la société française de microbiologie (CA-SFM) qui décrit pour chaque couple de bactérie-antibiotique, une concentration critique inférieure c et supérieure C telle que : si CMI < c : bactérie est sensible, et donc l’antibiotique va marcher. si CMI > C : bactérie est résistante et le traitement ne va pas marcher. La quantité d’antibiotique qui faut en pratique clinique pour tuer la bactérie est trop importante. si c < CMI < C : résultat intermédiaire, vous décidez parce que nous on ne sait pas trop en fait. On le considère de plus en plus comme résistant. Comment c et C sont trouvées ? Ce sont des données expérimentales. Quand vous allez tester un ATB avant de le mettre sur le marché, vous allez donner une posologie standard à votre population test qui saine et vous allez faire des prélèvements dans le sang pour savoir quelle est la concentration c moyenne. Si la CMI est inférieure à c alors on aura dans le sang assez d’ATB pour inhiber la bactérie, elle est sensible. Il faut bien comprendre que si vous avez une CMI qui est inférieure à c, ça va marcher puisque la concentration d’ATB dans le sang va être supérieure au CMI et donc va autoriser de façon normale l’inhibition de la croissance de la bactérie. Ex : on prend la toute la promo comme population, on donne 3g d’Augmentin a tous (posologie standard), on regarde la concentration moyenne d’Augmentin dans le sang de tous : moyenne : 10mg/mL d’Augmentin dans le sang. Si le laboratoire dit que la CMI pour inhiber un inoculum était de 5mg/mL. En moyenne dans la population, on a 10mg/mL, donc on est au-dessus, donc en théorie l’antibiothérapie va fonctionner. 5 De la même façon si votre CMI trouvée est supérieure à C, qui est la dose maximale que vous allez avoir dans le sang du patient quand vous mettez une forte dose d’ATB (juste inférieure à une dose toxique), du coup si vous n’êtes même pas capable d’inhiber la croissance des bactéries alors que c’est le maximum que vous allez obtenir dans le sang de votre patient, ça veut dire que ça ne va pas marcher. La bactérie est résistante. Les limites : La population test n’est pas représentative de toute la population car on élimine les femmes, les personnes âgées et les enfants, les échantillons de malade ne sont pas forcément représentatifs. La localisation de l’infection est un facteur qui n’est pas pris en compte car ce sont des études sanguines. C’est le résultat global de l’intégration de ces données sur des populations standards, avec le résultat global des concentrations des ATB qui sont trouvées les différents sites d’infections les plus fréquents, pour nous sortir ceci : Le problème qui se pose, c’est que tout ceci est très théorique. 4. Limites des antibiogrammes La plupart des médecins, se limitent à la lecture de l’antibiogramme et arrêtent de réfléchir. L’obtention de l’antibiogramme, n’est que la première étape de la prescription du bon ATB. La première des limites est la CMI (18h, 37°C), qui compare des conditions théoriques de laboratoire, avec ce qui se passe chez un patient qui est peut-être à 40°C et une croissance de bactéries qui peut aussi bien être pendant 4h ou 20h. On compare une formulation théorique qui nous permet de comprendre de quoi l’on parle avec la réalité. Il faut comprendre dans l’antibiogramme que la bactérie en question sera sensible à certains ATB dans des conditions particulières, mais que ce ne sera pas forcément le cas chez un patient. 6 Deuxième limite, l’antibiogramme ne tient pas compte de l’effet inoculum et du site de l’infection. Effet inoculum : c’est la quantité de bactérie qui infecte la personne. Lorsque l’on regarde la CMI ou même la CMB, on fait l’expérience pour 106 bactéries/mL, or les infections peuvent très bien être de l’ordre de 107 bactéries/mL, voire plus, ce qui dans ce cas ne fonctionnera pas. Pour des concentrations inférieures à 106 bactéries/mL, théoriquement, cela fonctionne. L’effet inoculum joue un rôle important car lors d’une infection qui met en jeu beaucoup de bactéries, c’est plus compliqué à traiter, et même si sur l’antibiogramme il est marqué sensible, ça ne marchera pas forcément à cause de cet effet inoculum. (Ex : péritonite sur appendicite suite à une effraction du tube digestif où il y a 109 bactéries/mL). Cela dépend aussi du site de l’infection, car les essais cliniques sont faits sur des sites qui sont faciles d’accès (sang), d’où une différence qui peut être notable avec un autre site d’infection possible (foie, LCR, poumons …). Il faut donc prendre en compte le site de l’infection ainsi que la capacité de chaque ATB à diffuser dans chaque compartiment. Troisième limite, l’antibiogramme n’explore pas l’effet bactéricide. L’antibiogramme ne rend pas compte de la nature de chaque ATB (bactéricide ou bactériostatique), le risque est alors de traiter quelqu’un d’immunodéprimé avec des bactériostatiques mais le système immunitaire n’est pas présent alors pour terminer le travail. 7 Il faut donc vérifier si l’ATB à prescrire est bactéricide ou pas sur le type de germe concerné, mais c’est une notion compliquée à vérifier car elle varie en fonction du temps, de la température, du type de germe, du pH, … Nous avons à l’heure actuelle une idée globale de quel ATB est plutôt bactéricide ou bactériostatique, mais il faut vérifier à chaque fois selon le germe mais aussi en fonction du patient à traiter. Quatrième limite, l’antibiogramme n’explore pas l’effet post-ATB (EPA). Lors d’une mise sous antibiothérapie, l’ATB va abimer, détruire ou tuer la bactérie. Tant que l’ATB est présent dans le sang, cela fonctionne, mais au moment où l’ATB disparait de la circulation sanguine, certains ATB continuent à agir car ils ont suffisamment abimé les bactéries, pour qu’elles n’arrivent pas à reprendre leur croissance directement. Ceci est l’effet post-ATB. Il faut prendre en compte l’effet post-ATB dans la prise en charge d’un patient en adaptant les posologies et la façon de le prescrire (équivalent T1/2 pour les autres médicaments) : en continu pour les ATB avec effet post-ATB très cours, toutes les 2h, …. Cinquième limite, c’est l’induction de tolérance (résistance adaptative). Pour que certains ATB marchent, ils nécessitent un transporteur pour aller à l’intérieur de la bactérie sur son site d’action. Lors de la première prise d’ATB, la bactérie voit qu’elle est tuée si l’ATB atteint son site d’action à l’intérieur d’elle-même, il y a alors une Down Regulation du transporteur. Ainsi après cette première dose d’ATB, l’efficacité de celui-ci est moindre, il faut donc pour certains ATB (pas dans le cas d’une prise en continu), ne pas mettre trop vite la deuxième dose car cela correspond à la période réfractaire, et attendre pour que la bactérie redevienne sensible à l’ATB. 8 Ex : la tobramycine Modifications consécutives à la : A- 8 mg toutes les 8h. CMI=1 1ère dose 2ème dose 3ème dose CMI 8 12 12 Bactéricidie - 3,9 log - 0,8 log - 0,1 log EPA (min) 230 110 65 Avant la 1ère dose, la CMI est à 1, après la 1ère dose, elle passe de 1 à 8. Après la 2ème dose, la CMI passe à 12 et la bactéricidie devient quasi nulle. La bactérie s’est adaptée, la 1ère dose est efficace, mais le reste est inutile. Enfin sixième limite, l’antibiogramme n’explore pas les variations de concentration et de volume de distribution (VD). VD grand, bonne diffusion de l’ATB. VD modéré, efficacité max de l’ATB dans le sang, mais pas ailleurs. Le problème de ces valeurs théoriques obtenues, c’est qu’elles ont été faites sur des personnes saines. En réalité, la courbe de VD est une courbe de Gauss, ce qui veut dire que le VD varie chez chaque personne, or la valeur théorique est fixe. Juste pour exemple : 9 Tout ça pour dire que la prescription d’ATB ce n’est pas simple, et qu’il y a beaucoup de paramètres à prendre en compte, et même en étant des plus minutieux possible, on ne peut être sûr que l’ATB sera efficace sur l’infection. On fera alors un suivi du patient et on réévalue tous les jours l’antibiothérapie. En France à l’heure actuelle, malgré le niveau de développement, on a encore plein d’erreurs qui sont faites et qui concourent à l’augmentation de la résistance bactérienne. IV. Liste des ATB Les Bétalactamines Il existe plus de 10 000 molécules antibiotiques, mais seulement une centaine sont utilisables en thérapeutique et 10 en pratique clinique quotidienne. Les autres sont trop toxiques, trop instables ou ont une biodisponibilité insuffisante chez l'homme. La famille à connaitre est celle des bétalactamines, dont la majorité sont des bactéricides, qui ont des spectres relativement larges et qui sont d’une toxicité relativement faible, avec une efficacité assez bonne. 10 Les personnes qui sont authentiquement allergique à la pénicilline le sont en général à la famille des bétalactamines entièrement, dans ce cas-là, on fera appel aux autres ATB qui eux sont plutôt bactériostatiques, qui ont plus d’effets indésirables. NB : une bonne partie de la population est étiquetée allergique à la pénicilline due à des erreurs, donc à faire attention. V. Mode d'action des ATB Les ATB vont agir à des moments clé de la vie bactérienne. Les ATB agissent par exemple : (SAVOIR OU CA PEUT AGIR MAIS PAS LA CORRESPONDANCE ENTRE LES ATB ET LEURS LIEU D’ACTION, SAUF BETALACTAMINES) - Chez les bétalactamines : ça va agir sur la synthèse du peptidoglycane comme les glycopeptides et les fosfomycines. Pas de peptidoglycane = pas de bactérie car la membrane est désorganisée. Ils sont bactéricides. - Polypeptides : détruisent/désorganisent la membrane cytoplasmique, peu utilisés car toxiques pour l’audition. - Nitro-imidazoles, quinolones (Grande famille) : synthèse de l’ADN - Rifampicine : synthèse ARN, ATB utilisé contre la tuberculose entre autres. 11 - Linézolides, aminosides, tétracyclines, macrolides, chloramphénicols : action sur la traduction. Ils ne sont que bactériostatiques, même si on agit sur la traduction à un moment, on ne tue pas la bactérie, elle n’arrive plus à synthétiser ses protéines mais cela ne la tue pas. e dact tion ds aintermédiaires ni biotiques - SulfamidesModes : synthèse des métabolites La paroi des bactéries Gram + La paroi des bactéries Gram - Il existe des bactéries Gram+ ou Gram- qui fixent ou non la coloration de gram. Les grams + ont une couche épaisse de peptidoglycane et les grams – ont une double couche protégée par une couche externe. Ce ne sont donc pas les mêmes ATB qui passe à l’intérieur de l’un est de l’autre. Pour les grams -, il faut un certain nombre de transporteur pour y entrer. 1. Inhibition de la synthèse du peptidoglycane Les bétalactamines ainsi que les glycopeptides et la fosfomycine, agissent sur la synthèse des peptidoglycanes. Les peptidoglycanes font partie de la membrane externe des bactéries. Pas de peptidoglycane = pas de bactérie. 3 ATB agissent sur les peptidoglycanes : bétalactamines, fosfomycine, glycopeptides. Un peptidoglycane correspond à des pentapeptides qui vont s’associer avec le NacMur, et former un précurseur du peptidoglycane qui va traverser la membrane cytoplasmique. Une dernière étape va ensuite permettre de faire le peptidoglycane définitif. 12 => β-Lactamines Fixation aux PLP « Protéines Liant la Pénicilline », enzymes (transpeptidase) de la membrane cytoplasmique impliquées dans la phase terminale de l’assemblage du peptidoglycane. L’assemblage définitif ne peut pas se faire, donc cela tue la bactérie par manque de membrane. => Glycopeptides Molécule énorme, qui va gêner l’assemblage intermédiaire du peptidoglycane. Tellement grosse qu’elle ne peut pas agir sur les grams – qui ont une membrane externe. Agit uniquement sur les grams +. => Fosfomycines Agit sur la pyruvate-N-acétylglucosamine-transférase, enzyme permettant de constituer les précurseurs du PG. Une bactérie sans peptidoglycane est une bactérie morte. Donc ces 3 types d’ATB sont des ATB bactéricides. Les exemples suivants ne sont pas à apprendre par cœur !!! 2. Action sur la membrane. (très peu utilisés à l'heure actuelle car très toxiques) => Polypeptides. ATB type de cette famille est la colimycine. Dissociation de la bicouche phospholipidique. Désorganisation des membranes et fuite du contenu intracellulaire, mort de la bactérie. C’est aussi une action qui est bactéricide puisque si on n’a plus de membrane, on n’a plus de bactérie. Ça s’utilise principalement comme aérosol chez les jeunes qui ont des mucoviscidoses, qui ont des bactéries multi-résistantes gram -, chez qui il n’y a plus rien qui fonctionne comme ATB on est obligé de faire des cures régulières. 13 3. Action sur la synthèse protéique. Beaucoup d’ATB agissent sur la synthèse de protéine. Il y a le ribosome avec une sous-unité 30s et une sous-unité 50s, il y a l’ARN qui passe d’un côté et la traduction qui se fait avec le polypeptide qui sort de l’autre côté. On a : les aminosides, les macrolides, les tétracyclines, les linézolides, chloramphénicol etc. Ils agissent à plusieurs endroits possibles sur les ribosomes. Il faut savoir qu’à un endroit ou à un autre ces ATB vont, en se fixant soit sur le sous unité 30S, soit 50S, soit le complexe 70S, bloquer la synthèse de protéines. Ronéo de l’année dernière : Ces ATB là ne sont pas forcément bactéricides, parce que certes la bactérie ne peut plus trop renouveler ses constituants mais elle ne va pas nécessairement mourir tout de suite. Donc ils sont plutôt de la famille des ATB bactériostatiques 4. Action sur l’ADN. => Fluoroquinolones : Inhibition de la réplication de l’ADN. En antagonisant la sous-unité de la gyrase A (topoisomérase enzyme responsable de l’enroulement et déroulement de l’ADN pour la transcription) => En empêchant cette gyrase de fonctionner, on empêche le déroulement de l’ADN et donc on empêche la réplication de l’ADN. => Nitro-imidazolés : Interfèrent avec la synthèse de la thymine et provoquent des coupures d’ADN, si il y a des mécanismes de réparation il y a réparation mais si il a trop de coupures la bactérie meurt. 5. Action sur la synthèse de l’ARN : Rifampicine (chef de file) : Bloque la transcription par la liaison à la sous-unité β de l’ARN-polymérase bactérienne. 14 6. Action sur les métabolites intermédiaires. Exemples type : ce sont les ATB qui agissent sur la synthèse de l’acide folinique qui est un cofacteur impliqué dans la synthèse des purines et de certains acides aminés essentiels. On ne pourra pas répliquer l’ADN parce qu’on va manquer de bases. On agit sur des cofacteurs de la synthèse de l’ADN. =>Sulfamides: Inactivations d'enzymes impliqués dans la synthèse des purines et de certains acides aminés essentiels. => Triméthoprime A l’heure actuelle : On essaye de trouver de nouveaux sites d’action et moins inducteurs de résistance. VI. Mécanismes de résistance Nous avons un certain nombre de mécanismes de résistances qui apparaissent et qui se disséminent de plus en plus dans nos bactéries, qui fait que même si on avait des ATB qui étaient magiques à un moment donné, on se retrouve avec des ATB qui fonctionnent de moins en moins bien, des spectres d’activité (espèces sensibles pour un type d’ATB) qui se réduisent suite aux résistances bactériennes par 2 mécanismes : Résistance naturelle : c’est une transmission fixe, chromosomique, constante, verticale (« de papa bactérie à bébé bactérie »), constitutive (tel type de bactérie est naturellement résistante à tel type d’ATB, c’est comme ça.). Elle définit le spectre d’activité de l’ATB. Ex : La vancomycine est une très grosse molécule qui ne peut agir qu'à l'extérieur des membranes. Quand on a une bactérie à Gram – on a une double couche, donc on a pas de porines ou autres systèmes de transport permettant à l'antibiotique d'aller à l'intérieur. Les glycopeptides ne pourront jamais agir sur les bactéries à gram - : Résistance naturelle grâce à une membrane externe. On ne peut pas agir dessus. Cette résistance naturelle est connue, en revanche ce qui pose problème, ce sont les résistances acquises. On a tel ATB qui fonctionnait mais ça ne fonctionne plus. Résistance acquise : quelques souches d'une espèce vont acquérir un nouveau type de caractéristique et vont le répandre par modification de l'équipement génétique et vont devenir résistante à la bactérie. Elle se fait par deux types qui sont : - Néo mutation (mutation sur l'ADN de la bactérie). C'est un phénomène à transmission verticale, rare, chromosomique, stable, spontanée, qui survient tous les 109 réplications par exemple. Cette mutation est spécifique d'un ATB et d'une famille. 15 Transmission verticale : c'est une propriété qui se transmet de bactérie père à bactéries filles et qui reste stable dans le temps. Mais ce qui pose vraiment problème c’est : - Résistance extra-chromosomique qui est problématique dans la résistance acquise (ce sont de véritables épidémies au sein des bactéries). C’est un gain de matériel extra-chromosomique avec des germes de résistance dedans qui vont se disséminer. Ce sont des éléments génétiques mobiles (transférons, plasmides...) qui vont aller se balader de bactérie à bactérie, et apportent des gènes de résistance. Ce mécanisme à transmission horizontale est fréquent, contagieux, non spécifique (plusieurs AT, CB sont concernés). Transmission horizontale : c'est une propriété qui se transmet entre bactéries voisines (phénomène contagieux). Responsable de la multi-résistance aux antibiotiques. Ceci peut se faire entre bactéries d’espèces différentes. Ça pose de réels problèmes en thérapeutique. Il y a 4 grands mécanismes de résistance qui existent (et qu’il faut connaitre): Enzymatique : le plus fréquent ++ => la bactérie va produire des enzymes qui vont inactiver les ATB. C’est LE grand mécanisme de résistance. Modification de la cible => l’ATB a une cible spécifique, si la bactérie mute la cible, l’ATB ne fonctionne plus. Imperméabilité => la bactérie devient imperméable, par exemple pour les GRAM -, ils changent leurs porines qui deviennent imperméables, l’ATB ne parviendra plus à passer pour atteindre son site de fixation. Efflux => l'ATB entre dans la bactérie mais une pompe le renvoie à l'extérieur. La plupart du temps, elles utilisent les 4 mécanismes simultanément, mais le mécanisme enzymatique est le plus fréquent. 16 1. Enzymatique Mécanisme de résistance très fréquent, très important et très varié. C’est la synthèse par la bactérie d’une enzyme qui va inactiver l’ATB. Exemple : les β-lactamases, au moins 350 enzymes maintenant identifiées. Les β-lactamases sont les enzymes qui vont inactiver la β-lactamine. C’est un mécanisme qui fonctionne très bien pour les bactéries et qui va faire que dès qu’on met une nouveau ATB sur le marché, on a l’enzyme qui apparaît dans les 2 ans qui arrivent, qui est synthétisée par la bactérie et qui va inactiver l’ATB que vous venez de créer. On a donc notre synthèse de peptidoglycane (PDG) par la PLP (fixée sur la membrane plasmique). On est donc ici à la surface de notre membrane cytoplasmique et on est à l’endroit où notre bactérie synthétise notre PDG dont il a besoin pour vivre. Et il se trouve que sur cette PLP on a un site de fixation pour notre ATB (petit triangle bleu) qui va inactiver la PLP et arrêter la synthèse PDG ce qui va tuer la bactérie. C’est comme ça que fonctionne une β-lactamine (ATB). Ainsi notre bactérie va synthétiser sa βlactamase qui est une enzyme mobile qui mime le site de fixation de la PLP avec une affinité supérieure pour l’ATB que la PLP. Ainsi cette enzyme est un leurre pour l’ATB. Et la PLP va continuer à faire son travail tranquillement. C’est le premier mécanisme de défense d’une bactérie contre un ATB. 17 On va alors synthétiser de l’acide clavulanique qui est un leurre d’ATB qui va se fixer sur le leurre de la PLP, il va donc bloquer toutes les β-lactamases et qui laisse la place à notre ATB pour aller se fixer sur la PLP, la bloquer, arrêter la synthèse du PDG, désorganiser la bactérie et provoquer sa mort. Par ailleurs notre leurre à une affinité supérieure pour la β-lactamase et n’a pas d’affinité pour la PLP. La bactérie va alors hyper produire la β-lactamase : non seulement elle va bloquer le leurre de l’ATB, mais en plus il y a tellement de β-lactamase que ça a aussi une affinité pour l’ATB et du coup la PLP va continuer à fonctionner normalement. En plus de ça, la bactérie va muter sa β-lactamase qui va perdre son affinité pour le leurre mais elle garde son affinité pour l’ATB. Du coup elle n’a même plus besoin d’être hyper produite. On a toujours un train de retard, c’est pour cela que c’est difficile à traiter, il faut en permanence s’adapter, c’est le problème de la course à la résistance. Bien retenir ce mécanisme de résistance des bactéries car c’est le plus fréquent ! 18 2. Modification de la cible Affinité diminuée ou cible modifiée. Exemple : S. aureus (doré) résistant à la méticilline (SARM) multirésistante : mutation de la PLP → PLP2a → Résistance à toutes les β-lactamines. Notre ATB normalement se fixe sur la PLP et la bloque mais cette PLP va muter devenant la PLP 2a qui change la configuration du site de fixation de l’ATB et la cible devient ainsi résistante à l’ATB. Ceci résiste à toutes les β-lactamines car elles ont besoin de ce site de fixation et ceci pose vraiment problème. 3. Imperméabilité Défaut d’entrée de l’ATB dans la bactérie => concerne les grams - uniquement car présence d'une membrane externe. Rappel : les grams + n’ont pas de membrane externe. Les porines permettent de faire passer des substances vitales pour la bactérie et les ATB. S’il y a modification de la porine, les ATB ne peuvent plus passer. 4. Efflux Extrusion de l’ATB de la bactérie. Ce sont des mécanismes actifs de pompes qui font en permanence ressortir ce que vous avez fait rentrer, on n’arrive donc plus à notre cible et ça ne fonctionne donc plus. -> En général les bactéries utilisent plusieurs techniques de résistances. 19 VII. Vers la multi résistance et au-delà C’est une vraie course contre la montre… Mise de pénicilline G sur le marché, et hop émergence de souches de S.aureus productrices d’une pénicillinase et ainsi de suite. Donc depuis 1940 c’est une course contre la montre, tous les ATB qu’on met en place aussitôt, on a une production d’une enzyme inhibitrice de cet ATB et ceci quel que soit la manière dont on a de le prescrire. Elle lit toute la diapo. Le problème c’est qu’à un moment on n’arrive plus à mettre sur le marché de nouveaux ATB, on est limité dans le nombre de nouvelles molécules, on est aussi limité dans le temps, il faut quasiment 10 ans entre la découverte de l’ATB et sa mise sur le marché, ça coûte énormément de fric. Et parfois, une fois la mise sur le marché, on a des retraits d’AMM, parce qu’on découvre à postériori qu’il y a des effets secondaires non négligeables. C’est donc très risqué pour les labos de mettre en place des nouveaux ATB sachant qu’une fois mise sur le marché l’espérance de vie de leur ATB va être très courte. Donc c’est plus intéressant pour les firmes pharmaceutiques de sortir des statines pour lutter contre le cholestérol, qu’on retrouve de plus en plus dans la population. On se trouve alors dans une situation préoccupante, qui nécessite qu’on prescrive au mieux les ATB qu’on connait, qu’on connaisse les résistances, qu’on essaye de s’adapter en prescrivant les bonnes posologies dans les bonnes indications pour éviter de provoquer des phénomènes de résistances. D’où la formation précoce des étudiants (nous) sur les ATB. Prenons l’exemple du pneumocoque : on diminue son réservoir, grâce aux vaccins, ce qui permet de limiter les contaminations entre personnes. Donc on utilise moins d’ATB. On utilise la prévention. Les ATB ne vont jamais réussir à tout régler, avec les ATB, c’est perdu d’avance à cause des résistances. 20 Question/réponse 2016 : Les résistances se développent si vite à cause du nombre de bactéries ? Il se trouve que dans le tube digestif, tu as 10^9 bactéries/ml de selles. Il y a plus de bactéries dans le corps humain de que cellules humaines du coup, on est nous-même des réservoirs gigantesques heureusement on s’entend bien avec ces bactéries et on en a besoin pour digérer ce qu’on mange. Il suffit qu’il y ait à un moment une faille dans le système immunitaire pour que tout s’amplifie rapidement, c’est une vraie course contre la montre qu’on ne gagnera jamais… En plus de ça, la transmission peut se faire d’un patient à un autre : pneumonie par la toux… D’où l’intérêt d’un travail en amont de prévention efficace (hygiène). Mais heureusement que les ATB ne font pas tout le travail et sur une personne en bonne santé il y a une grosse partie du travail qui est faite par ton système immunitaire. Mais les personnes fragiles, vielles, avec des traitements immunosuppresseurs et là on est souvent dans une impasse. Question/réponse : les bactéries sont définitivement résistantes ? Ça dépend, s’il y a une pression de sélection avec beaucoup d’ATB dans la vie de tous les jours, le gène est utile à la bactérie et donc reste mais s’il n’y a plus de pressions de sélections ATB (par exemple les pays du Nord prescrivent beaucoup moins d’ATB) on a une restauration d’une sensibilité si tu n’utilises pas tel type d’ATB. Donc ça peut être réversible mais on ne va pas retourner comme en 1940. Surtout pas 1940. Par exemple pour les staphylocoques on observe sur ces dernières années une restauration de sensibilité pour la méticilline. Vers la multi-résistance… Les BMR (Bactéries Multi-Résistantes) sont des bactéries qui ne sont sensibles qu'à un petit nombre de familles ou de sous familles d'antibiotiques, ce petit nombre variant de 0 à 3. Quand on n’a plus que 3 sous familles qui fonctionnent sur la totalité des ATB qu’on a vus on a une BMR. Les BMR sont surtout retrouvées à l'hôpital mais pas uniquement. (De plus en plus à l’extérieur) Il existe des porteurs qui vont les disséminer à leur entourage. Les BMR représentent 20 à 30% des cas des Infections Nosocomiales. Elles peuvent être des bactéries commensales de l'homme comme Staphylococcus aureus = Staphylococcus doré (sous les ongles, dans le nez, sur la peau) et les entérobactéries (du tube digestif), mais on voit aussi apparaître de plus en plus de germes saprophytes de l'environnement, dans les systèmes d'eau, les clims, (Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophila...). Par exemple dans son service de réa à Montpellier il y avait entre 20 et 30% des patients qui avaient le SARM. Puis une étude a été menée sur l’équipe de santé pour savoir s’ils étaient porteur de ce SARM eux aussi, donc s’ils se lavaient bien les mains, etc, … et il a été montré que 16% du personnel portait ce staphylocoque doré multi résistant. Ce qui posait un vrai gros problème de transmission cutanée aux patients déjà fragiles. On retrouve ça dans tous les services. 21 • De nombreuses épidémies de BMR ont été rapportées dans les différents hôpitaux français => c'est un problème de santé publique Les carbapénémase sont les dernières générations de β-lactamines. Donc ça fonctionne effectivement en épidémie. Et une fois qu’on a une épidémie de BMR dans le service ben c’est la merde : il faut tout décontaminer, déplacer les malades etc… • L’administration répétée d’ATB aux animaux et l'administration répétée d’ATB à l’homme favorisent l’acquisition et la dissémination de BMR et des pressions de sélection et élimination des bactéries sensibles. Les animaux : 50% des antibiotiques sur la planète sont destinés aux animaux (pour soigner ou comme facteurs de croissance pour accroître le rendement cf cours précédent…) (données OMS). -> Les animaux deviennent résistants à ces ATB. Quand l'homme va le manger, il devient alors aussi résistant à l’ATB. Si un jour on veut faire des chartes de bonne pratique, de pas mettre des ATB dans les élevages, ça coûte cher, le rendement sera moins bon, les prix vont augmenter, les gens ne vont pas acheter parce que c’est la crise. Depuis 2005, les ATB comme additifs alimentaires ont été interdits en Europe… (Aucun moyen de la vérifier, on se fait niquer !) En France il y a environ 10 personnes qui sont payés sur pour vérifier si c’est bien appliqué. Donc en gros c’est le genre de choses qui sont dans les textes de loi mais qui ne sont pas du tout appliquées (en plus les agriculteurs sont rarement de bonne foi…). Donc c’est extrêmement difficile même quand on veut l’appliquer parce que les origines asiatiques (encore les chinois… #Ronan..) ou sud-américaines des médocs ne sont pas garantis. C’est probablement en bonne partie à cause de ça qu’on a des BMR. Le tube digestif de l’homme est à chaque fois colonisé par l’enterroccus galinarum qui vient des poules. En fait ce sont des germes qui sont spontanément résistants à tous les ATB qui sont dans notre tube digestif et ceci est dû à l’ingestion de poulet ayant était traité par ce type d’ATB. 22 Les Hommes a : L F rance, grosse consommatrice d’ATB (2006, consommation communautaire) 35 30 DDD p er 1 0 0 0 in h . p er d ay 25 Ot her J01 classes Sulfonam ides and trim et hoprim (J01E) Quinolones ant ibact erials (J01M) Macrolides, lincodam ides and st reptogram ins (J01F) Tet racy clines (J01A) Ot her bet a-lactam antibacterials (J01D) Beta-lactam ant ibacterials, penicillins (J01C) 20 15 10 5 Ru ssia n Fed . Au st r ia Net he r lan d s Slov e nia No r w a y De nm ar k Czech Rep . Sw ed e n Hun ga r y Finla n d Bulg a r ia * Lit hu an ia * Icela n d Sp ain* * Cr oa t ia Isr a el Ir elan d Slov a kia Por t u ga l Belgiu m Lu x em b o ur g It aly Fr a nce Cy p r u s* Gr e e ce * 0 Il n’y a pas qu’un problème chez les éleveurs mais aussi chez les médecins. Il faut savoir que la France est une très grosse consommatrice d’ATB. Sur ce graphique on voit la consommation communautaire en médecine de ville, et on voit qu’en bonne 3è position, on a la France qui est une grosse prescriptrice d’ATB. Très très loin derrière il y a soit ceux qui n’ont pas de fric genre les Russes, soit ceux comme le Danemark qui prescrivent les ATB de façon beaucoup plus raisonnée et beaucoup moins systématique, et d’ailleurs conséquence toutes les BMR sont du côté de la France et non du Danemark. Est-ce que ça veut dire qu’ils sont plus mal soignés que nous ? Non, ça veut dire qu’il y a vraiment un gros problème de surconsommation d’ATB en médecine de ville en France ce qui a incité à la mise en place de grandes campagnes de publicités telles que : « les ATB ce n’est pas automatique », « prescrire des ATB à tort les rendra moins forts ». Est-ce que ça marche « ? » ? On retrouve aussi le problème des médecins qui disent que s’ils ne prescrivent pas d’ATB sur un rhume, le patient va voir le médecin d’à côté et il perd sa clientèle. Les ATB constituent un gros budget de l’hôpital. En 2006, enquête nationale de consommation des ATB à l’hôpital : Sur 1351 établissements, 1 patient sur 2 en réanimation, 1 sur 4 en court séjour (stable par rapport à 2001 23 Les ATB représentent 174 millions d’euros, ce qui correspond à un gros budget. Donc à l’hôpital, la consommation d’ATB n’est pas meilleure qu’en ville ce qui provoque une grosse pression de sélection des bactéries en médecine hospitalière. Si jamais on prescrit des ATB mais on en a besoin, ce n’est pas grave, c’est un coût à payer pour avoir une population en bonne santé mais ce n’est pas le cas. De plus, les prescriptions d’ATB ne seraient pas conformes aux recommandations d’experts dans 60% des cas en ville, 40% des cas à l’hôpital… Il y a donc une bonne partie des médecins qui ne connaissent pas leur métier en termes d’ATB. C’est vrai que c’est pénible d’apprendre les ATB et la réactualisation de son apprentissage étant donné que les bactéries évoluent au cours des générations mais il faut faire l’effort. On a ici par type d’infection on a par exemple 12 consultations pour rhinopharyngite, on a la moitié qui sortent avec une prescription d’ATB et parmi eux seulement la moitié des prescriptions sont justifiée. Pareil pour les angines or le plus souvent elles sont d’origine virale chez les enfants. On a aussi un streptotest qui permet de sire si l’angine est virale ou bactérienne, ça prend 1 min. Et si c’est viral il n’y a aucune indication d’ATB. Il faut savoir que 20% des angines sont bactériennes et 80% sont virales. Faire ce test retire la prescription d’ATB de 80% de ces consultations mais ce n’est pas appliqué par les médecins (ça coûte +/- cher, ce n’est pas marrant à faire…). Donc les médecins prescrivent l’ATB + le test à faire au labo mais les patients ne le font pas. Tout ça va provoquer encore une sélection de BMR. On extermine les bactéries qui sont sensibles dans le tube digestif et derrière on se colonise avec des germes plus résistants et le jour où on a un coup de mou, on aura plus de chance d’avoir une affection résistante. Pour les sinusites le pourcentage est un peu mieux. Pour les bronchites, normalement en terrain standard, on ne prescrit pas d’AT, c’est sur des terrains type BPCO stade IV qu’on va en prescrire. Ça c’est dû au médecin et au patient qui ne se traite correctement. 24 es exemples… Pneumocoques de sensibilité diminuée à la pénicilline (PSDP) en Europe en 2008 à cause des ATB utilisés à tort. En France on était de 25 à 50% de résistance. Il y en a moins à la réunion mais on commence à se rapprocher de la métropole. Vers la u ml tirésistance… E coli ques de sensibilité diminuée à la pénicilline (PSDP) en Europe en 2008 Ici ça concerne E.coli. EARSS -> résistance aux céphalosporines de 3ème génération dans les bactériémies à E.Coli -> supérieur à 5% en 2009. Ceux qui étaient en vert clair sont passés en vert foncé, ceux qui étaient en vert foncé sont passés en orange etc d’orange rouge. Donc les résistancesEaugmentent coli Vers la u mlentirésistance… EARSS -> résistance aux fluoroquinolones dans les bactériémies à E.Coli -> 5% en 2002, 15% en 2008 Ici c’est pareil. C’est un vrai gros problème parce qu’une fois qu’on a des résistances, on a de moins en moins d’ATB qui marchent (obvious). Pour les affections sévères où le système immunitaire a besoin du soutien des ATB, on augmente les posologies, on passe en dose toxique, on essaye de faire ce qu’on peut, on fait des associations d’ATB, on tire dans le tas, on ressort une nouvelle molécule et parfois ben le patient meurt. 25 Vers la u ml tirésistance… Campylobacter (coli, jejuni) : évolution de la résistance aux quinolones en fonction du pays et du temps -> la résistance augmente dans tous les pays. C’est un phénomène mondial (pays pauvre et pays riches). A la Réunion, par exemple, les germes les plus résistants viennent de Madagascar. D’ailleurs c’est pire dans les pays pauvres car ils ont un accès complètement anarchique aux ATB. Quelqu’un qui est malade à Mada, on lui prescrit un ATB par la famille acheté au marché noir en pilules individuelles qui viennent de chine (1 coup sur 2 c’est un placebo) et dès que le patient va mieux il arrête l’ATB au bout de 3 jours (car l’ATB est trop cher). Heureusement les résultats sont « moins mauvais » pour SARM et PSDP ces dernières années… Pour le pneumocoque en France on était à 50% de résistance (cf. les diapos précédentes) et entre 2003 et 2013 on est descendu à environ 30% de résistance. Idem pour le staphylocoque (orange sur le graphique ci dessus), on observe une diminution de la résistance. Il y a une explication à cela : ces germes sont manu portés et grâce aux campagnes de prévention et de sensibilisation au lavage des mains avec la SHA les résistances ont diminué au fil du temps. Par contre les résistances des bactéries gram – ne font qu'augmenter... Ces bactéries là en effet ne sont pas manu portés mais colonisent le système digestif. 26 VIII. Pénurie nouvelles Pénurie ode de nuve molécules lles ml écu les… Les molécules prennent du temps à sortir (comparé à l'émergence des résistances) -> pénurie Nombre total d’AMM d’ATB au cours des années. On voit donc une chute libre de ces ATB. IX. Conséquences Surmortalité : Ex : Mortalité staphyloques dorés multiresistant SARM - méta analyse : janvier 1980 -décembre 2000 - comparaison de toutes les études incluant les bactériémies à SARM et SASM - extraction des données avec ajustement sur la sévérité, la source de l'infection, les comorbidités Les patients qui sont SARM + meurent plus que les patients SARM - . Augmentation des durées de séjour à l’hôpital. Augmentation des coûts. Cette étude montre qu’en comparant la mortalité par les SARM et par les SASM, on a un odd ratio supérieur à 1 et donc du coup, la mortalité est supérieure pour les gens infectés par des germes résistants par rapport à ceux qui sont infectés par le même germe mais qui est sensible. On se retrouve dans des impasses, ça augmente la durée de séjour à l’hôpital, ce qui augmente les coûts pour la société en termes de rééducation, et donc l’augmentation des dépenses en santé. Il faudra donc choisir quelle genre santé on veut pour notre population. 27 X. Conclusion Les antibiotiques ont révolutionné la médecine et la santé au XXè siècle. On a gagné en espérance et en qualité de vie. L’acquisition de résistances et la pénurie de nouvelles molécules sont un problème mondial de santé publique. Et aujourd’hui on n’a pas la solution magique donc du coup on est en train avec les différents plans ATB mis en place par différents groupes du gouvernement (les ATB ce n’est pas magique), on essaye de diminuer et rationaliser les consommations des ATB, de mettre des référents dans les services des hôpitaux et en médecine de ville pour avoir des informations. Il y a des choses qui se mettent en place ces dernières années afin de trouver l’information quand on ne l’a pas. Beaucoup de réseaux de surveillance ont été mis en place pour comprendre la mesure du problème. =>"PLANS ANTIBIOTIQUES" moins prescrire d'antibiotiques, c'est préserver leur efficacité. On a ici sur différents hôpitaux le nombre d’acquisition de staphylocoques dorés (transmis par les mains). On met en place de façon importante dans les services le SHA et on constate une chute du nombre de staphylocoques dorés dans les services. Et ça c’est beaucoup plus efficace que des ATB prescrits. On n’aura jamais une telle chute avec un nouvel ATB. L’hygiène est essentielle pour la survie de tout le monde et la lutte contre le BMR !! Et ça marche ! 28 Ce que l’on doit faire : •Connaître les ATB et leur utilisation (on va les apprendre et les oublier et les réapprendre et les réoublier et c’est normal et en plus réactualisé par ce que le monde bactérien évolue. Si on ne sait pas il ne faudra pas hésiter à trouver l’information). • Appliquer les mesures d’HYGIENE pour lutter contre la dissémination des BMR (les SHA pour éliminer les staphylocoques dorés...). Et ça, ça fonctionne cf le graphique ! • Participer aux réseaux de surveillance Ce que l’on peut essayer de faire : • Devenir référent en antibiotiques, trouver et développer de nouvelles molécules efficaces et pas chères, … 29