La résistance des bactéries aux antibiotiques

1. La résistance des bactériesaux antibiotiques Eugen Ciobanu Clinique François 1er Saint Dizier Groupe Courlancy

2. Généralités Bactéries Antibiotiques La résistance aux antibiotiques Stratagèmes, mécanismes moléculaires Support génétique Origine et diffusion La résistance des bactériesaux antibiotiques

3. Bactéries • « Procaryotes » : organismes les plus nombreux sur terre, 99% biomasse; génome haploïde • Les bactéries d’intérêt médical (pathogènes) rentrent dans une classification simple basée sur leur forme, la coloration de Gram, et leur métabolisme respiratoire • Les pathogènes ne représentent qu’une faible partie des espèces bactériennes • La structure des bactéries permet la compréhension de leurs caractères physiologiques

4. Bactéries • La capsule • La paroi cellulaire • La membrane cytoplasmique • Chromosome: ADN double brin unique circulaire; génome haploïde • Plasmides: ADN circulaire • Ribosomes: ARN →synthèse protéines

5. Bactéries • Dans l'écosystème - deux phénomènes : • environnement hostile • compétition entre microorganismes Mécanismes de survie: • mécanismes de résistance au milieu • production « d’antibiotiques » → les principaux groupes d’antibiotiques: naturels (bactéries, champignons); • production « d’antidotes »

6. Antibiotiques - définition • Substances à l'origine naturelles, ensuite hémi-synthétiques ou synthétiques • Suffisamment bien tolérées pour être administrées au patient • Bactériostatiques ou bactéricides aux concentrations thérapeutiques • Les antibiotiques et la résistance aux antibiotiques sont contemporains des premières bactéries

7. Antibiotiques – mécanismesd’action (cibles)

8. Antibiotiques – conditions d’action • posséder une cible bactérienne spécifique • y accéder sous forme active • interagir efficacement avec la cible, en l’inactivant Si l’une de ces conditions n’est pas remplie, la bactérie est résistante à l’antibiotique

9. Résistance naturelle Existence d'un ou plusieurs mécanismes de résistance innés, donc propres à l'espèce. Elle permet de définir le spectre clinique d'un antibiotique. Exemples de résistances naturelles - mycoplasmes et ß-lactamines: cible absente - P. aeruginosa et amoxicilline: inactivation - bactéries à Gram négatif et vancomycine: cible inaccessible

10. Résistance acquise Acquisition d'un mécanisme de résistance pour une souche d'une espèce habituellement sensible Stratagèmes: • Le désarmement: rendre inoffensif l’antibiotique en l’inactivant • Le blindage: empêcher l’accès de l’antibiotique à sa cible • Le camouflage: modifier la cible pour qu’elle ne soit plus reconnue par l’antibiotique

11. Résistance acquise Depuis la révolution « antibiotiques » en thérapeutique, la résistance acquise avait été remarquée, mais l’incidence: faible A présent: l’identification seule d’une souche ne suffit plus: utilité de l’antibiogramme

12. Le « désarmement » Production d’enzymes d’inactivation Production de bêta-lactamases (pénicillines, céphalosporines, carbapénème) Enzymes: pénicillinases, bêta-lactamases à spectre élargi, bêta-lactamases à spectre étendu (BLSE), bêta-lactamases à spectre étendu (BLSE) résistantes aux inhibiteurs, carbapénémases Exemples: • Résistance des staphylocoques à la pénicilline G • Résistance des entérobactéries aux bêta-lactamines (entérobactéries BLSE) • Klebsiella pneumoniae résistante au carbapénème

13. Le « blindage » Modification de la structure des porines L'efflux actif: synthèse d'une « pompe »

14. Le « blindage »

15. Le « blindage » • Modification de la structure des porines • Résistance acquise de Pseudomonas aeruginosa à la ticarcilline, aux carbapénèmes, aux fluoroquinolones • L'efflux actif: synthèse d'une « pompe » • Résistance du pneumocoque aux fluoroquinolones • Résistance de P. aeruginosa aux fluoroquinolones

16. Le « camouflage » Modification de la cible de l’antibiotique Diminution de l’affinité pour les bêta-lactamines (Streptococcus pneumoniae) Synthèse de nouvelles « cibles » (« leurres ») résistantes aux toutes les béta-lactamines (Staphylococcus aureus)

17. Mécanismes moléculaires Trois mécanismes de base: • Production d’enzymes d’inactivation • Modification de la perméabilité (mécanisme passif ou actif) • Modification de la cible de l’antibiotique Une espèce bactérienne peut posséder plusieurs mécanismes concomitants

18. Support génétique Le capital génétique de la bactérie: • Chromosome • ADN extra chromosomiques (plasmides, transposons, intégrons..) Variabilité au sein des espèces bactériennes: l'apparition d’un ou plusieurs nouveaux caractères: • Mutations • Transfert de gènes entre bactéries

19. Résistance chromosomique • Mutation spontanéede gènes préexistants. Ces mutations sont rares (fréquence = 10-5 à 10-9), mais leur taux est stable • L’antibiotique n’est pas mutagène mais il sélectionneles mutants présents (existants dans toute population) • Elles sont héréditaires, mais non transmissibles en dehors de la descendance – transmission verticale • Mono résistance: risque de créer une nouvelle population résistante - intérêt de l’association des antibiotiques

20. Pression antibiotique

21. Résistance chromosomique • Traitement antituberculeux: • Mycobacterium tuberculosis: fréquence de mutants résistants: • Streptomycine: 10-5 à10-6 • Isoniazide: 10-6 • Rifampicine: 10-7 à 10-8 • Association d’antibiotiques: baisse de la probabilité de mutants résistants: • Isoniazide + Rifampicine: 10-6 x 10-7 = 10-13 • (1/10 000 000 000 000)

22. Résistance plasmidique: acquisition de gènes Certaines bactéries possèdent des gènes de résistance qui sont portés par des éléments génétiques mobiles: - plasmides - transposons Ils encodent de nouvelles molécules responsables • d’une inactivation de l'antibiotique (ex. beta-lactamases) • d’un efflux de l'antibiotique • d’une altération ou une substitution de la cible de l'antibiotique Ces éléments sont conjugatifs (mobilisables) et permettent une dissémination de la résistance (« contagieuse »)

23. Chromosome Plasmide Résistance plasmidique: acquisition de gènes

24. Résistance plasmidique: acquisition de gènes L’antibiotique ne fait que sélectionner les bactéries porteuse de ces gènes La résistance est transmise: • aux cellules filles: transfert vertical • à des populations proches ou éloignées: transfert horizontal Il s’agit souvent de multirésistance L’utilisation d’un seul antibiotique sélectionne des bactéries qui ne sont pas contre-sélectionnées en l’absence de l’antibiotique

25. Résistance plasmidique: acquisition de gènes Quelques exemples de gènes de résistance acquis : - pénicillinases de S. aureus, de E. coli, de P. aeruginosa … • résistance à la vancomycine des entérocoques et de S. aureus • pompes d’efflux (cyclines, chloramphénicol, quinolones)

26. Résistance plasmidique: acquisition de gènes • Patient porteur ERV (ERG) + infection à Staphylococcus aureus Méticilline-R (SAMR) • Si traitement: Vancomycine → colonisation massive avec ERV • ERV + SAMR - transfert plasmidique de résistance: • Staphylococcus aureus vanco-résistant = • Impasse thérapeutique!

27. Origine et diffusion des résistances Toute exposition aux antibiotiques produit l’émergence de résistances, y compris les traitements réussis sur le plan clinique! Mais le phénomène de la résistance est amplifié par: • l’usage de doses trop faibles • l’usage sur une durée trop courte (moins de 8 jours) • ou trop longue

28. La "multi résistance" Il est d’usage de parler de multirésistance face à "une bactérie qui, du fait de l'accumulation de résistances naturelles ou acquises, n'est plus sensible qu’à un petit nombre d'antibiotiques habituellement actifs en thérapeutique" Au total, ce terme s’emploie habituellement pour une bactérie qui pose un problème de ressource thérapeutique.

29. La "multi résistance" Contexte aujourd’hui: • taux élevés de multirésistance • progression de la multirésistance • peu de nouveaux antibiotiques Concerne: • espèces impliquées dans les infections acquises àl’hôpital comme Staphylococcusaureus mais aussi • espèces bactériennes responsables d’infections communautaires comme Streptococcuspneumoniae. • Menace réelle pour l’avenir • Enjeu majeur de santé publique

30. La "multi résistance" Les deux déterminants de l’émergence et de la diffusion de la résistance: • l’exposition aux antibiotiques (mésusage et sur usage) • la transmission interindividuelle des souches résistantes Il convient donc d’agir sur ces 2 aspects : • bon usage des antibiotiques et • lutte contre les transmissions croisées