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Créé le 02 avril 2001
Évaluation in vitro de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques
Sommaire :
Techniques classiques
Résultats
Autres techniques
Limites de l'antibiogramme
Recherche des pouvoirs bactériostatique et bactéricide du sérum
Mécanismes des associations synergiques
Mécanismes des associations antagonistes
Réalisation des épreuves de synergie
En 1942, Waksman a défini les antibiotiques comme des substances chimiques, produites par des micro-organismes et capables, à faible concentration, d'inhiber la croissance d'autres micro-organismes ou même de les détruire. Cette définition classique, permettant de différencier les antibiotiques des substances de synthèse dotées d'un pouvoir antibactérien, ne semble plus justifiée car de nombreuses substances, autrefois obtenues à partir de culture, sont actuellement synthétisées ou modifiées par synthèse.
Les antibiotiques utilisables en thérapeutique sont très nombreux et ils sont regroupés en familles selon leur structure chimique (tableau I).
Chaque antibiotique est caractérisé par son spectre d'activité qui correspond aux différentes espèces bactériennes susceptibles d'être sensibles à son action. Selon les antibiotiques le spectre est limité ou large.
Le corollaire du spectre d'activité est la résistance naturelle des bactéries aux antibiotiques. Ainsi, les entérobactéries qui sont des bacilles à Gram négatif sont naturellement résistantes à la pénicilline G. La résistance naturelle est un caractère d'espèce, elle touche toutes les souches d'un espèce bactérienne donnée.
La connaissance du spectre d'activité des antibiotiques (et donc de la résistance naturelle des bactéries) devrait permettre d'instaurer un traitement. Dans la réalité, la situation est beaucoup plus complexe car les bactéries peuvent acquérir une résistance aux antibiotiques par modification de leur capital génétique (mutation, acquisition de plasmides, acquisition de transposons). Cette résistance acquise préexiste à l'utilisation des antibiotiques mais l'utilisation intensive de ces molécules conduit à une sélection de nombreuses souches résistantes. Aussi, dans de nombreux cas, la seule identification de l'espèce bactérienne ne permet plus de prédire l'efficacité d'une antibiothérapie.
La notion de résistance est relative et, en pathologie infectieuse, on dit qu'une souche bactérienne est résistante à un antibiotique lorsqu'une modification de son capital génétique lui permet de tolérer une concentration d'antibiotique notablement plus élevée que la concentration qu'il est possible d'obtenir in vivo à la suite d'un traitement.
Dans le traitement d'une maladie bactérienne, il faut sélectionner l'antibiotique le plus efficace sur la bactérie pathogène et s'assurer que les concentrations atteignent un taux thérapeutique au sein du foyer infectieux. Le rôle du laboratoire de bactériologie est d'isoler et d'identifier les bactéries puis de déterminer in vitro, à l'aide de méthodes rigoureusement standardisées, l'activité des divers agents antimicrobiens.
L'antibiogramme a pour but de déterminer la Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) d'une souche bactérienne vis-à-vis des divers antibiotiques. Par définition (O.M.S.), la CMI est la plus faible concentration d'antibiotique capable de provoquer une inhibition complète de la croissance d'une bactérie donnée, appréciable à l'œil nu, après une période d'incubation donnée. La détermination de cette valeur est peu précise mais elle est consacrée par l'usage et elle bénéficie d'une masse importante d'informations recueillies à son sujet. Les méthodes de dilution sont effectuées en milieu liquide ou en milieu solide. Elles consistent à mettre un inoculum bactérien standardisé au contact de concentrations croissantes d'antibiotiques selon une progression géométrique de raison 2. En milieu liquide (figure 1), l'inoculum bactérien est distribué dans une série de tubes (méthode de macrodilution) ou de cupules (méthode de microdilution) contenant l'antibiotique. Après incubation, la CMI est indiquée par le tube ou la cupule qui contient la plus faible concentration d'antibiotique et où aucune croissance n'est visible.
En milieu solide (figure 1), l'antibiotique est incorporé dans un milieu gélosé coulé en boîtes de Pétri. La surface de la gélose est ensemencée avec un inoculum des souches à étudier (un inoculateur à têtes multiples, appareil de Steers, permet d'ensemencer de 20 à 30 souches différentes par boîte). Après incubation, la CMI de chaque souche est déterminée par l'inhibition de la croissance sur le milieu contenant la plus faible concentration d'antibiotique.
Les techniques de dilution en milieu gélosé permettent également de mesurer la concentration inhibitrice 99 p. cent (concentration qui inhibe la croissance de 99 p. cent des cellules d'une souche bactérienne) ou la concentration inhibitrice 50 p. cent (concentration qui inhibe la croissance de 50 p. cent des cellules d'une souche bactérienne). Les déterminations des concentrations inhibitrices 99 p. cent et 50 p. cent sont plus précises que la détermination des CMI puisque les écarts-types moyens sont respectivement de 0,3 log base 2 et de 0,07 log base 2 contre 0,7 log base 2 pour la CMI. Dans la pratique courante, les méthodes de dilution sont de mise en œuvre délicate et/ou onéreuses et elles sont réservées à des laboratoires spécialisés. Méthodes de diffusion : antibiogramme standard Les méthodes de diffusion ou antibiogrammes standards sont les plus utilisées par les laboratoires de diagnostic. Des disques de papier buvard, imprégnés des antibiotiques à tester, sont déposés à la surface d'un milieu gélosé, préalablement ensemencé avec une culture pure de la souche à étudier. Dès l'application des disques, les antibiotiques diffusent de manière uniforme si bien que leurs concentrations sont inversement proportionnelles à la distance du disque. Après incubation, les disques s'entourent de zones d'inhibition circulaires correspondant à une absence de culture. Lorsque la technique est parfaitement standardisée, les diamètres des zones d'inhibition dépendent uniquement de la sensibilité du germe. A la limite des zones d'inhibition, il existe dans la gélose des concentrations d'antibiotiques égales aux CMI. Les méthodes de diffusion ne permettent pas de chiffrer directement ces valeurs. Toutefois, il existe une relation simple entre les diamètres des zones d'inhibition et les log2 des CMI mesurées par les techniques de dilution. Ces relations, appelées droites de concordance ou droites de régression (figure 2), ont été établies par des laboratoires spécialisés travaillant dans des conditions standardisées. A condition de respecter un protocole identique, ces courbes sont utilisables par un laboratoire de diagnostic. En théorie, les mesures des diamètres des zones d'inhibition et leurs reports sur les courbes de concordance donnent les valeurs des CMI en mg/L. Dans la pratique, les résultats de la technique des disques doivent être considérés comme uniquement qualitatifs en raison de la variabilité expérimentale des diamètres et de l'erreur sur les valeurs de la pente et de l'ordonnée à l'origine des droites de régression (Guérin-Faublée et Carret). La fiabilité des résultats d'un antibiogramme est influencée par de nombreux paramètres qui doivent être rigoureusement contrôlés. La standardisation est régie par des documents émanant de l'O.M.S. et des divers comités nationaux (pour la France, le Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie et, pour la bactériologie animale, le Comité Français d'Accréditation). Selon les pays, il peut exister des variations techniques et il est important de respecter une technique identique à celle utilisée pour l'établissement des courbes de concordance. Parmi les principales recommandations, on peut citer les points suivants :
. Le milieu de culture doit permettre la croissance de nombreuses bactéries et il ne doit pas contenir d'inhibiteurs des antibiotiques. Le milieu retenu pour la majorité des espèces bactériennes est celui de Mueller-Hinton.
. Les teneurs en calcium et en magnésium doivent être contrôlées car des concentrations trop élevées inhibent l'action des aminosides (réduction de la fixation sur la membrane externe de certaines bactéries à Gram négatif), des tétracyclines (chélation) et des polymyxines. . La teneur en thymidine doit être fixe car elle nuit à l'activité des sulfamides. . Le pH influence l'activité de plusieurs antibiotiques (les aminosides et les macrolides sont plus actifs en milieu alcalin alors que les tétracyclines sont plus actives en milieu acide) et il doit être compris entre 7,2 et 7,4 (valeur qui permet une bonne croissance bactérienne et qui réalise un compromis pour l'activité des antibiotiques). . Pour les méthodes de diffusion, la source d'antibiotique est en fait constituée par le disque et le cylindre de gélose sous-jacente. L'épaisseur de la gélose va donc conditionner la concentration de la source d'antibiotique et elle doit être de 4 mm. . Les antibiotiques ainsi que les disques doivent être standardisés. Cette standardisation est effectuée par les fabriquants et le laboratoire a pour unique responsabilité de stocker les disques dans des conditions optimales et de ne pas utiliser des disques périmés. Avant utilisation, les disques doivent être amenés à température ambiante. Toute cartouche ouverte doit être utilisée dans les cinq jours.
. La densité de l'inoculum bactérien est un élément primordial et elle doit être ajustée à l'aide d'un photomètre ou par comparaison avec un étalon d'opacité (échelle de McFarland).
. Une phase de pré-diffusion des antibiotiques peut conduire à l'obtention de zones d'inhibition plus importantes. Selon les pays, une pré-diffusion est ou non préconisée. En France, la technique du "Comité de l'Antibiogramme de la SFM" ne prévoit pas de pré-diffusion. En revanche, la technique du "Swedish Reference Group for Antibiotics (SRGA) and its subcommittee on methodology (SRGA-M)" impose une phase de pré-diffusion.
. La température et la durée d'incubation doivent être fixes. Pour la majorité des bactéries l'incubation est effectuée à 35-37 °C durant 18-24 heures dans une atmosphère normale.
. La technique doit être régulièrement contrôlée avec des souches de référence. Les souches recommandées par le Comité de l'Antibiogramme de la SFM sont les suivantes : la souche ATCC 25922 (= CIP 76.24 = DSM 1103 = NCIB 12210 = JCM 5491) de Escherichia coli, la souche ATCC 27853 ( = CIP 76.110 = DSM 1117 = LMG 6395) de Pseudomonas aeruginosa, la souche ATCC 25923 (= CIP 76.25 = DSM 1104 = JCM 2413 = NCTC 12981) de Staphylococcus aureus subsp. aureus, la souche CIP 107808 de Providencia stuartii et la souche CIP 104485 (= CNRP 16000) de Streptococcus pneumoniae.
La mise en place d'un contrôle de qualité interne a fait l'objet de recommandations de la part du Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie (voir Recommandations du Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) :
Le besoin d'une harmonisation européenne dans la méthodologie des tests a conduit, en 2002, à la création de l'EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptbility Testing). Le Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie prend une part active à l'EUCAST et elle est l'un des six comités nationaux reconnus par l'EUCAST. Expression des résultats (figure 3)
Les résultats quantitatifs (CMI en mg/L) sont le plus souvent interprétés par les laboratoires en terme de possibilité thérapeutique. Elle consiste à comparer les valeurs des CMI avec les concentrations critiques établies pour chaque antibiotique.
Schématiquement, la concentration critique supérieure correspond à la plus grande quantité d'antibiotique actif que l'on peut obtenir dans le sérum et les tissus à la suite d'un traitement effectué à la posologie habituelle et la concentration critique inférieure correspond à la plus faible concentration humorale et tissulaire d'antibiotique actif.
En réalité, les critères permettant d'établir les valeurs des concentrations critiques sont multiples :
La prise en compte de ces différents critères permet de dresser un tableau des concentrations critiques pour les principaux antibiotiques. Selon le poids attribué à tel ou tel critère, il est normal d'observer des variations d'opinion aussi, il n'existe pas d'accord au plan international et l'O.M.S. confie l'établissement des tableaux des concentrations critiques aux autorités nationales. En France, ce tableau est établi, chaque année, par le Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie.
L'établissement d'un tel tableau permet une catégorisation clinique.
La confrontation des CMI aux concentrations critiques permet donc aux laboratoires de donner les résultats sous la forme de bactérie sensible, intermédiaire ou résistante à un antibiotique. Selon le Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie (voir Recommandations du Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) les définitions de bactérie sensible, intermédiaire ou résistante sont les suivantes : . Une souche sensible est une souche pour laquelle la probabilité de succès thérapeutique est forte dans le cas d'un traitement par voie systémique avec la posologie recommandée dans le résumé des caractéristiques du produit (RCP).
. Une souche de sensibilité intermédiaire est une souche pour laquelle le succès thérapeutique est imprévisible. Ces souches forment un ensemble hétérogène pour lequel les résultats obtenus in vitro ne sont pas prédictifs d'un succès thérapeutique. En effet, ces souches :
. Une souche résistante est une souche pour laquelle il existe une forte probabilité d'échec thérapeutique quels que soient le type de traitement et la dose d'antibiotique utilisée. Lecture interprétative de l'antibiogramme
La lecture interprétative de l'antibiogramme est fondée sur la connaissance des phénotypes de résistance. Elle a pour principal but de transformer un résultat catégorisé "sensible" en un résultat "intermédiaire" ou "résistant" en raison d'un risque d'échec thérapeutique. De plus, pour quelques couples bactérie antibiotique, malgré une catégorisation " sensible ", le risque accru de sélection in vivo de mutants résistants justifie un commentaire particulier destiné au clinicien. La lecture interprétative nécessite une identification correcte de la souche et une méthode d'antibiogramme parfaitement standardisée. La mise en évidence de phénoypes de résistance hautement improbables compte tenu de l'identification de la souche doit conduire à vérifier l'identification bactérienne, à contrôler la pureté de l'inoculum et à contrôler la technique de l'antibiogramme.
Généralisation des résultats à des antibiotiques non testés Le choix des antibiotiques testés repose avant tout sur l'identification du germe et sur la connaissance de sa résistance naturelle. Ce choix dépend également du site de l'infection et de l'espèce animale infectée. Parmi les antibiotiques susceptibles d'être utilisés en thérapeutique, toutes les molécules ne sont pas prises en compte. En effet, la connaissance des familles d'antibiotiques et des mécanismes de résistance croisée permet de ne faire figurer dans l'antibiogramme qu'un nombre restreint de molécules représentatives. Quelques exemples de généralisation des résultats à des molécules non testées sont donnés dans le tableau II. Des renseignements complémentaires figurent dans les Recommandations du Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie. La détermination de la sensibilité peut se réaliser en milieu liquide en testant la sensibilité de la souche bactérienne vis-à-vis des concentrations critiques supérieures et inférieures des différents antibiotiques ou uniquement vis-à-vis des concentrations critiques inférieures. Ces méthodes simplifiées sont commercialisées, par exemple "ATB Antibiogramme" (bioMérieux) ou "ATB VET" (bioMérieux) (figure 4), ce qui les rend accessibles aux laboratoires de diagnostic. L'inoculation des galeries et la lecture des résultats peuvent se réaliser manuellement ou à l'aide d'automates. Technique en milieu gélosé : le Etest® La détermination précise de la CMI par la méthode de référence est difficilement utilisable en pratique quotidienne. La commercialisation d'une technique rapide et simple, le Etest (AB Biodisk), permet à un laboratoire de diagnostic de mesurer la CMI (figure 5). Le Etest permet de déterminer la CMI grâce à l'utilisation de bandelettes imprégnées d'un gradient exponentiel continu de l'antibiotique à tester. Ce gradient couvre une zone qui, en fonction des molécules, va de 0,016 à 256 mg/L ou de 0,002 à 32 mg/L. Le Etest associe les caractéristiques des méthodes de diffusion et de dilution en milieu solide. Les bandelettes (supports inertes, hydrophobes, de 5 mm de largeur et de 50 mm de longueur) sont appliquées sur la surface d'un milieu gélosé préalablement ensemencé avec un inoculum de la souche à étudier. Après incubation, l'inhibition de la croissance se traduit par une ellipse d'inhibition dont les points d'intersection avec la bandelette définissent la CMI. Une échelle de lecture, imprimé sur la bandelette, permet une interprétation rapide. Le milieu de culture (Mueller-Hinton ou milieux plus adaptés pour les bactéries à croissance lente et pour les anaérobies) est ensemencé soit par inondation soit par écouvillonnage (technique de Kirby-Bauer). La technique de Kirby-Bauer est conseillée pour les bactéries à croissance lente et pour les anaérobies. L'inoculum doit être standardisé et les boîtes doivent être parfaitement séchées avant le dépôt des bandelettes. Ce dépôt est un temps délicat, il est impératif de ne pas déplacer les bandelettes sur la surface de la gélose car l'antibiotique diffuse dans le milieu en quelques secondes. Lorsque la zone d'inhibition est nette et parfaitement symétrique, la lecture ne pose aucun problème. Dans tous les autres cas, une interprétation est nécessaire : une zone de décrochage (dip) dans la zone de lecture impose de lire la CMI en extrapolant la courbe de l'ellipse ; la présence de colonies "squatter" doit être analysée (résistance hétérogène, émergence de mutants résistants, mélange bactérien) ; la présence d'une croissance en ligne le long de la bandelette n'est pas prise en compte et résulte certainement d'un séchage insuffisant de la surface du milieu ; une asymétrie des points d'intersection de l'ellipse avec la bandelette conduit à lire la CMI au niveau le plus élevé. La réalisation d'un antibiogramme est soumise au respect de conditions techniques qui sont parfois incomplètement et insuffisamment respectées.
Un antibiogramme doit obligatoirement être effectué sur une culture pure et identifiée. Cette dernière condition permet d'ajuster la densité de l'inoculum, de choisir judicieusement les antibiotiques à tester et de pratiquer une lecture interprétative.
Tout laboratoire devrait vérifier la validité de sa technique en testant, au moins une fois par mois, la sensibilité des souches de référence et vérifier que les diamètres des zones d'inhibition obtenues vis-à-vis des divers antibiotiques sont conformes aux valeurs publiées par le Comité de l'Antibiogramme.
Les techniques de l'antibiogramme ont été standardisées uniquement pour les bactéries cultivant rapidement sur milieux usuels. Lorsque la souche isolée ne rentre pas dans ce cadre, l'interprétation est parfois délicate :
La technique des disques s'applique mal à l'évaluation de la sensibilité à des molécules qui diffusent peu dans la gélose ce qui est le cas des polymyxines ou des glycopeptides et toute résistance devrait être confirmée par la mesure de la CMI. Limites dans l'interprétation des résultats Comparaison CMI / concentrations critiques Durant de nombreuses années, les valeurs des concentrations critiques n'avaient été établies que chez l'homme et les bactériologistes vétérinaires confrontaient les résultats des CMI à des chiffres certainement erronés pour les animaux.
Pour remédier à cette situation, le Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie a créé un groupe de travail vétérinaire. Ce groupe a défini une liste des concentrations et diamètres critiques par espèce bactérienne. La liste des antibiotiques se limite aux molécules autorisées en médecine vétérinaire et pour lesquelles des disques sont disponibles en France. Le quatrième communiqué du groupe de travail vétérinaire est disponible sur Internet (voir Communiqué du Groupe de travail : Antibiogramme Vétérinaire). Ce communiqué présente les concentrations critiques, les diamètres critiques et les règles de lecture interprétative pour les souches vétérinaires appartenant aux familles des Enterobacteriaceae et des Pasteurellaceae et pour les souches des genres Staphylococcus et Streptococcus.
Incertitude sur l'étiologie de l'infection "Le clinicien en possession d'un résultat (...) mentionnant le nom d'une bactérie qui lui est familière et l'antibiogramme correspondant, a fréquemment du mal à concevoir que ce résultat peut être sans intérêt, même nocif. Le choix erroné de la bactérie responsable de l'infection constitue l'une des causes les plus fréquentes de discordance observée entre les résultats in vitro et in vivo." (Goldstein). En effet, l'antibiogramme ne peut apporter une aide que dans la mesure où il est effectué sur la bactérie véritablement responsable de l'infection. Parmi les bactéries isolées d'un prélèvement, le laboratoire doit faire un choix et n'effectuer l'antibiogramme que sur l'espèce ou les espèces susceptibles de jouer un rôle étiologique. Ce choix n'est possible que dans la mesure où le bactériologiste possède des connaissances en pathologie infectieuse vétérinaire et dans la mesure où il dispose d'une fiche de commémoratifs détaillée. Évaluation de l'intensité d'action d'un antibiotique L'antibiogramme ne renseigne que sur l'activité bactériostatique. L'étude du pouvoir bactéricide d'un antibiotique sur la souche isolée nécessite d'autres tests (Cf. infra) rarement effectués en pathologie animale. Toutefois, si l'état de santé de l'animal nécessite le recours à un agent bactéricide, le vétérinaire peut choisir, parmi les antibiotiques actifs, une des molécules ayant généralement un effet bactéricide (bêta-lactamines, aminosides, polymyxines, quinolones de 2ème génération...). Association d'antibiotiques D'une manière générale, l'antibiogramme ne permet pas la mise en évidence des interactions éventuelles entre deux agents antimicrobiens et l'étude des synergies ou antagonismes nécessite des tests complémentaires (Cf. infra). En l'absence de tests complémentaires, le respect des lois de Jawetz (tableau III) peut permettre d'éviter les erreurs les plus grossières.
Il existe toutefois deux cas particuliers où l'antibiogramme est apte à donner des indications sur les associations :
Cas particulier des streptocoques et des entérocoques
La détermination de la sensibilité des streptocoques et des entérocoques aux aminosides permet au clinicien de prédire l'effet d'une association aminoside-bêta-lactamine.
En pratique, la réponse streptocoque ou entérocoque résistant à un aminoside signifie que son association avec une bêta-lactamine n'est pas souhaitable. Inversement, la réponse sensible signifie que l'aminoside pourra être utilisé mais uniquement en association avec une bêta-lactamine et à condition que la souche soit sensible aux bêta-lactamines. Une interprétation plus fine des divers résultats est donnée dans le tableau II. Absence de parallélisme entre les situations in vitro et in vivo
L'antibiogramme ne peut prédire le comportement d'un antibiotique in vivo. Celui-ci est fonction de multiples facteurs :
Les difficultés techniques et les limites de validité évoquées ci-dessus ne doivent pas faire conclure à l'inutilité de l'antibiogramme. "Ça marche ! ". Cette affirmation de Chabbert semble également vraie en médecine vétérinaire. Il reste cependant beaucoup à faire pour utiliser au mieux cet examen. Des efforts de la part des laboratoires et des cliniciens sont nécessaires :
Les enzymes inactivant les bêta-lactamines peuvent être détectées par différentes méthodes :
L'effet bactériostatique d'un antibiotique est souvent suffisant pour traiter une infection car l'inhibition de la multiplication bactérienne permet au système immunitaire de détruire l'agent infectieux. Par contre, dans les cas d'infections graves ou touchant des individus immunodéprimés, le traitement doit être bactéricide. Pour tester le pouvoir bactéricide d'un antibiotique sur la souche isolée il faut déterminer la concentration minimale bactéricide (CMB). La CMB se définit comme la plus faible concentration d'antibiotique capable de détruire 99,99 p. cent d'un inoculum bactérien. Ce chiffre de 99,99 p. cent est un choix arbitraire. La CMB est déterminée après une recherche de CMI en milieu liquide (technique de macrodilution ou de microdilution). La technique consiste à ensemencer sur un milieu gélosé dépourvu d'antibiotique, une quantité définie de tous les tubes ne présentant pas de croissance visible et à dénombrer les bactéries survivantes. Ce nombre est comparé au nombre de bactéries initialement présentes dans l'inoculum. Les épreuves de bactéricidie sont sujettes à de nombreuses variations qui dépendent de facteurs biologiques et techniques :
- Facteurs biologiques :
- Facteurs techniques :
Recherche des pouvoirs bactériostatique et bactéricide du sérum Ces examens ont pour but de vérifier que le sérum (ou éventuellement tout autre liquide organique) d'un malade recevant une antibiothérapie a un pouvoir bactériostatique ou bactéricide sur la souche responsable de l'infection. La dilution maximale du sérum capable d'inhiber la croissance du germe après 18 heures d'incubation correspond à l'activité bactériostatique. Dans un deuxième temps, la numération des survivants dans les tubes où aucune culture n'est visible permet de déterminer le pouvoir bactéricide (pourcentage de survivants de 0,01 p. cent). La détermination des pouvoirs bactériostatique et bactéricide du sérum constitue, en théorie, l'un des meilleurs examens de laboratoire permettant d'affirmer que le traitement administré est correct. A la connaissance de l'auteur, ils sont très rarement réalisés en médecine vétérinaire. Deux prélèvements de sérum sont nécessaires. Ils doivent être effectués en tenant compte de la pharmacocinétique de l'antibiotique utilisé. Un premier prélèvement est effectué au moment du pic sérique soit 45 à 60 minutes après une injection intramusculaire, 15 minutes après une injection intraveineuse, 90 minutes après une administration orale (ces temps ont été définis pour l'espèce humaine). Le second prélèvement est réalisé au plus bas des concentrations sériques (vallées), soit juste avant une nouvelle administration d'antibiotique. On admet qu'un sérum a un effet bactériostatique suffisant lorsque la plus grande dilution inhibitrice est au moins égale à la dilution 1/32 pour les pics et 1/2 pour les vallées. Un traitement qui permet d'obtenir un pouvoir bactéricide du sérum de 99,99 p. cent à la dilution du 1/32 pour les pics et de 1/8 pour les vallées est considéré comme satisfaisant.
L'utilisation d'une association d'antibiotiques est justifiée dans quatre cas :
La prévention de la sélection de mutants résistants (par exemple, lors d'infections à mycobactéries ou à brucelles) et l'obtention d'un effet synergique avec, si possible, une action bactéricide rapide constituent les raisons essentielles de l'utilisation d'une association. La plus grande efficacité thérapeutique de certaines associations a été démontrée expérimentalement et/ou confirmée par l'expérience clinique.
L'interaction de deux antibiotiques peut produire quatre effets principaux :
Mécanismes des associations synergiques Facilitation de la pénétration La pénétration d'un antibiotique dans la bactérie peut être facilitée par une autre molécule. Ce mécanisme est observé lors de l'association d'un antibiotique inhibant la synthèse de la paroi avec un aminoside. Ainsi, les bêta-lactamines ou la vancomycine facilitent la pénétration des aminosides en augmentant la perméabilité de la paroi. Cet effet synergique a été démontré pour les entérocoques, les streptocoques, Staphylococcus aureus subsp. aureus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa mais il n'est pas constaté pour toutes les souches de ces espèces. Inhibition séquentielle d'une même voie métabolique Les associations triméthoprime-sulfamides sont synergiques car il y a inhibition séquentielle de la dihydroptéroate synthétase et de la dihydrofolate réductase qui sont deux enzymes impliquées dans la synthèse des folates. Inhibition de la synthèse de la paroi Un effet synergique séquentiel se produit lors de l'association de la vancomycine avec une bêta-lactamine. L'association de deux bêta-lactamines se fixant sur des PLP différentes peut également avoir un effet synergique. Les PLP ou Protéines Liant les Pénicillines constituent les cibles d'action des bêta-lactamines. Inhibition des bêta-lactamases
Une synergie par compétition d'affinité pour une bêta-lactamase peut être observée lors de l'association pénicilline G (ou ampicilline) avec la cloxacilline.
Mécanismes des associations antagonistes Association d'un antibiotique bactériostatique et d'une bêta-lactamine Les antibiotiques bactériostatiques comme les tétracyclines, les macrolides ou les phénicolés diminuent l'activité bactéricide des bêta-lactamines car celles-ci ne sont actives que sur les bactéries en phase de multiplication. Cet antagonisme a été démontré in vitro et in vivo. Associations d'antibiotiques actifs sur la sous-unité 50 S des ribosomes Les associations macrolides-chloramphénicol ou macrolides-lincosamides ou macrolides-macrolides conduisent à une compétition pour la fixation sur la sous-unité 50 S des ribosomes ce qui produit un effet antagoniste. Inhibition du transfert actif des aminosides In vitro, l'association d'un aminoside avec un phénicolé ou une tétracycline inhibe le mécanisme de transfert actif nécessaire à la pénétration de l'aminoside dans la cellule bactérienne. L'association de deux bêta-lactamines peut être antagoniste si l'une d'elles est inductrice de bêta-lactamases. Exemples : associations pipéracilline-céfotaxime (ou ceftazidime ou imipénème) ; associations céfoxitine-céfamandole (ou ceftazidime ou carbénicilline). Réalisation des épreuves de synergie L'activité d'une association d'antibiotiques est variable en fonction des espèces bactériennes et pour une même espèce selon les souches. En théorie, il est donc nécessaire de vérifier l'activité de l'association envisagée sur chaque souche isolée. Il existe de nombreuses méthodes pour étudier les effets d'une association mais aucune d'elles n'est standardisée et elles sont généralement de mise en œuvre complexe. Le choix d'une méthode dépend donc des possibilités du laboratoire mais elles sont rarement effectuées dans un laboratoire de diagnostic vétérinaire. Technique simplifiée utilisant une méthode de dilution en milieu liquide (figure 6) Une même quantité de bouillon, ensemencé avec la souche bactérienne à étudier (106 bactéries / mL), est répartie dans une série de tubes disposés selon un "schéma triangulaire". Dans chaque tube, l'adjonction de disques pour antibiogramme permet de réaliser les concentrations désirées des antibiotiques à étudier soit seuls soit en associations. Ces concentrations sont comprises dans les limites des concentrations sériques efficaces établis pour chaque antibiotique. Après 24 heures d'incubation, chaque tube ne présentant pas de culture visible sert à effectuer la numération des survivants réalisée en milieu gélosé. Le pourcentage de germes survivants est déterminé par comparaison de la densité des colonies avec un témoin inoculum.
Deux techniques qualitatives permettent une évaluation, théoriquement simple, des effets bactériostatiques des associations :
Technique par diffusion avec transfert sur cellophane Deux bandes de papier filtre imprégnées d'une solution d'antibiotique sont disposées à angle droit sur un milieu gélosé non ensemencé. Après diffusion des antibiotiques, les bandes sont enlevées et on dispose sur la gélose une cellophane préalablement ensemencée avec la souche bactérienne. Au cours de l'incubation, les bactéries se multiplient directement sur la cellophane sauf dans les endroits où les concentrations en antibiotiques inhibent la croissance. Il est ainsi possible d'observer l'effet bactériostatique de l'association sur la souche bactérienne. La cellophane est ensuite transférée sur une gélose dépourvue d'antibiotique et après une nouvelle période d'incubation on note la croissance des bactéries survivantes. La croissance ou l'absence de croissance dans les zones de diffusion et d'intersection après transfert permet d'évaluer l'activité bactéricide de chaque antibiotique et de leur association. Etude cinétique de l'activité bactéricide
D'autres méthodes ne sont utilisées que dans des laboratoires spécialisés. Il s'agit de la méthode de l'échiquier ou de l'étude cinétique de l'activité bactéricide.
La résistance bactérienne aux antibiotiques touche un nombre élevé de souches bactériennes d'origine humaine et animale et de nombreux tests, réalisés in vitro, apportent une aide pour le choix d'un traitement adapté. En médecine vétérinaire, les problèmes de coût ne permettent pas de réaliser la totalité de ces épreuves. En routine, les laboratoires de diagnostic vétérinaire ont recours à l'antibiogramme standard (diffusion en gélose) ou aux plaques ATB VET (bioMérieux). Le vétérinaire doit connaître les limites de ces tests pour interpréter au mieux les résultats.
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