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PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 1 Le site dinfection P.L. TOUTAIN ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E Update mars 2012 Pour aller sur.

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1 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 1 Le site dinfection P.L. TOUTAIN ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E Update mars 2012 Pour aller sur notre site si vous avez récupéré nos diapositives ailleurs

2 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 2 Les 3 questions auxquelles on doit répondre avant dentreprendre une antibiothérapie 1.Où se trouve le site daction de lantibiotique (biophase) 2.Où est localisé le pathogène: en intra- ou en extracellulaire ? 3. Quelle est la signification thérapeutique des concentrations tissulaires ?

3 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa Q1: où est localisé le pathogène

4 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 4 Le site dinfection Point de départ: toujours tissulaire La bactériémie: présence transitoire de bactéries dans le sang correspondant au passage du pathogène du foyer initial dinfection vers la circulation La voie sanguine assure la diffusion de linfection La multiplication du pathogène dans le sang est minimale ou nulle

5 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 5 Le cas des mammites PathogènesLait Canaux ParenchymeVache Inf.systèmique Streptococcus agalactiae Streptococcus spp Staphylococcus aureus Staphylococcus spp Coliformes Mycoplasmes, autres GN --+++

6 6 Localisation des pathogènes Liquide interstitiels La plupart des pathogènes S. Pneumoniae, E. Coli, Klebsiella Mannhemia ; Pasteurella Actinobacillius pleuropneumoniae Mycoplasma hyopneumoniae Bordetalla bronchiseptica Cellule ( le plus souvent des phagocytes) Mycoplasma (some) Chlamydiae Brucella Cryptosporidiosis Listeria monocytogene Salmonella Mycobacteria Rhodococcus equi

7 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 7 Le site dinfection extracellulaire La pupart des pathogènes sont extracellulaires Ils se multiplient en dehors de la cellule c.à.d dans lespace interstitiel Ces pathogènes peuvent être phagocytés par des macrophages ou des neutrophiles professionnels

8 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 8 Les bactéries extracellulaires Peuvent se multiplier en dehors des cellules. Elles causent la maladie par 2 mécanismes principaux. –Induction dune inflammation. – Elles produisent des toxines (possibilité de choc septique). – Endotoxines. – Exotoxines. Les mécanismes de défense visent à éliminer la bactérie et à neutraliser les effets des toxines

9 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa Q2: où est la biophase

10 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 10 La concentration plasmatique libre de lantibiotique est celle qui contrôle la concentration de la biophase AUC libre plasma = AUC libre LEC (biophase) AB Liée AB Libre LEC = biophase Diffusion/perméabilité Cellule Cytosol L L organites Barrières -physiologiques: cerveau, prostate, rétine -Pathologiques (caillot, abcès, …) Bactérie AB liée AB libre

11 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 11 Conséquence de la localisation extracellulaire des pathogènes : La concentration plasmatique libre de lantibiotique est celle qui contrôle la concentration de la biophase

12 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 12 Activité des antibiotiques selon la localisation intra- ou extracellulaire du pathogène Même quantité dantibiotique ajoutée Amoxicilline0.94NDnonoui Erythromycine ouinon Clarithomycine ouioui Concentrations (µg/mL) Activité S.aureus, legionella pneumonia, en suspension Extracellaire Intracellulaire Extracellulaire Scanglione et al Legionella S. Aureus Modèle in vitro où la même quantité dantibiotique a été ajoutée pour voir lefficacité sur Legionella (intracellulaire) ou sur S. aureus (extracellulaire) dans une suspension de macrophages, fibroblastes, PNN..;

13 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 13 Dans les infections aiguës des tissus non spécialisés, et en absence dabcès, les concentrations plasmatiques libres en antibiotique sont similaires aux concentrations dans la biophase et elles servent de marqueur dexposition

14 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 14 Les indices PK/PD sont tous basés sur des concentrations plasmatiques libres et non tissulaires

15 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 15 Conséquence de la localisation extracellulaire de la plupart des pathogènes: la non signification thérapeutiques des concentrations tissulaires totales Comparison of tissue concentrations with MIC should be strongly discouraged (O. Cars 1997) The best surrogate marker is the plasma free antibiotic concentration

16 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 16 2.Les sites subcellulaires dinfection pour les pathogènes intracellulaires facultatifs & obligatoires

17 17 Les sites dinfection possibles 3 localisations possibles despathogènes Extracellulaires S. pneumoniae E. coli Klebsiella Mannhemia; pasteurella Actinobacillius pleuropneumoniae Mycoplasma hyopneumoniae Bordetala bronchoseptica Intracellular (facultatifs) S. aureus (mammites) S. typhi Listeria Mycobacterium tuberculosis Streptococcus suis Intracellulaires (obligatoires) Chlamydiae Rickettsia Brucella Lawsonia intracellularis (enterite proliferative du porc) Rhodococcus equi

18 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 18 Le site dinfection pour les pathogènes intracellulaires facultatifs Développement initial dans lespace interstitiel Phagocytoses par les neutrophiles et les macrophages Survie du germe aux mécanismes de destruction des phagocytes Peuvent survivre dans les phagocytes (et même sy multiplier)

19 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 19 Les pathogènes intracellulaires obligatoires –Sont incapables de se répliquer en dehors dune cellule hôte –La cellule assure le support nutritif pour la croissance du germe

20 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 20 Localisation intracellulaire des pathogènes Phagosome Lysosome Chlamydiae Listeria No fusion with lysosome Phagolysosome S.aureaus Brucella Salmonella Coxiella burneti pH= Fusion pH=7.4 B B B B B B B B Cytosol

21 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 21 Aspects cinétiques pour une antibiothérapie intracellulaire 1.Quels sont les antibiotiques qui passent dans les cellules ? 2.Où se localise lantibiotique dans la cellule 3.Quelle est lactivité de lantibiotique dans un milieu intracellulaire ? 4.Quelle est la coopération entre lantibiotique et les mécanismes de défense des cellules (cytokines)?

22 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 22 Localisation intracellulaire des antibiotiques Phagolysosome volume 1 to 5% of cell volume pH=5.0 Macrolides (x10-50) Aminoglycosides (x2-4) Cytosol pH=7.4 Fluoroquinolones(x2-8) beta-lactams (x ) Rifampicin (x2) Aminoglycosides (slow) Ion trapping for weak base with high pKa value

23 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 23 Localisation intracellulaire des antibiotiques Les aminoglycosides, lincosamides et macrolides sont des bases faibles Leur localisation intracellulaire est principalement les phagolysosomes dont le pH est acide ( 50% des quantités dantibiotique alors que les phagolysosomes ne représentent que 2- 5% du volume cellulaire) Barza Clin. Inf. Dis., 1994

24 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 24 Activité des AB dans le milieu intracellulaire Phagolysosome Macrolides Aminoglycosides Cytosol pH=7.2 Fluoroquinolones beta-lactams Rifampicin Aminoglycosides Good Low or nul

25 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 25 Activité des antibiotiques dans les phagolysosomes Les bases faibles (macrolides, aminoglycosides) ont une activité très diminuées en milieu acide car elles deviennent ionisées et ne peuvent plus pénétrer dans le pathogène

26 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 26 Activité des antibiotiques dans les phagolysosomes La Rifampine, la vancomycine, les quinolones, la clindamycine sont actives contre les pathogènes phagocytés par les granulocytes

27 27 Quelle est la sensibilité des pathogènes intracellulaires vis à vis des antibiotiques Dans lendosomes: ? Dans le cytosol excellente Dans le phagosomes Probablement excellente Dans le phagolysosome Très variable Cytosol

28 28 Coopération de lantibiotique avec les mécanismes de défense cellulaires Dans lendosomes: probable Dans le phagosomes probable Dans le cytosol inprobable Myéloperoxydase acidité, protéines cationiques... Cytosol Dans le phagolysosome Très variable

29 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa La question des concentrations tissulaires (totales) en antibiotique

30 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa La communication des firmes pharmaceutiques sur les concentrations totales en antibiotique dans un tissu Nombreuses publications en MV pour promouvoir lidée que les antibiotiques ayant des concentrations tissulaires totales élevées (quinolones et surtout, macrolides) sont plus efficaces que ne le suggèrent les faibles concentrations plasmatiques Tulathromycine

31 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa Ne pas confondre science, publicité rédactionnelle et marketing Vrai mais les pathogènes ne sont pas là

32 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa Ne pas confondre science, publicité rédactionnelle et marketing pour la tildipirosine

33 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse Ispaïa Ne pas confondre science, publicité rédactionnelle et marketing pour la marbofloxacine

34 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 34 Considérations marketing Il est plus facile de promouvoir la vente dun macrolide en vantant ses grandes concentrations tissulaires quen expliquant pourquoi de faibles concentrations plasmatiques sont efficaces

35 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 35 Que disent les scientifiques?

36 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 36 Statements such as concentrations in tissue x h after dosing are much higher than the MICs for common pathogens that cause disease are meaningless Mouton & al JAC 2007

37 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 37 Cliquer sur limage pour télécharger tout larticle

38 Pourquoi une concentration tissulaire totale na pas de signification thérapeutique Elle est obtenue sur un homogénat tissulaire lAB nest pas réparti de façon homogène dans un tissu (LEC vs. intracellulaire) et à lintérieur de la cellule, la répartition peut être très hétérogène (cytosol vs phagolysosome) Il en résulte quune concentration tissulaire totale peut tout aussi bien sous-estimer (bêtalactamines, aminoglycosides) que surestimer (quinolones, macrolides) les concentrations de la biophase (généralement extracellulaire 38

39 39 Effet de lazithromycine sur une ostéomyélite à staphylococcus Infection expérimentale –s. aureus (MIC=1 µg/mL) Traitement: – azithromycine 50 mg/kg PO 21 days PK: –sérum : Cmax = 0.63 µg/mL –os (infecté): Cmax jusquà 92.7 µg/g i.e. 90 fois laCMI Efficacité: –Mauvaise en dépit de grandes concentrations dans los Hypothèses –Activité réduite à pH=5 –séquestration de l AB dans le secteur intracellulaire ou ne se trouve pas le pathogène O'Reilly et al. 1992, Antimicrob. Agent Chemother.

40 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 40 Méthodes actuelles pour létude des concentrations tissulaires des antibiotiques

41 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 41 Microdialyse & ultrafiltration

42 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 42 Quest-ce que la microdialyse ? La microdialyse est une technique mis en œuvre pour évaluer la concentration libre dune substance (antibiotique) dans un liquide biologique qui baigne le pathogène (biophase)

43 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 43 Microdialyse: Principe La sonde de microdialyse se comporte sur le plan des échanges avec le milieu extracellulaire comme un capillaire sanguin There is an exchange of substances via extracellular fluid Diffusion of drugs is across a semipermeable membrane at the tip of an MD probe implanted into the ISF of the tissue of interest.

44 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 44 Quavons-nous appris des études de microdialyse?

45 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 45 Similarité des concentrations libres de la substances (Moxifloxacine) et des concentrations dans les liquides interstitels du muscle et du tissu adipeux Muller AAC, 1999 Time (h) Total (plasma, muscle) free (plasma) interstitial muscle interstitial adipose tissue Concentration (ng/mL)

46 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 46 Quavons-nous appris des études de microdialyse en cas dinflammation?

47 47 Tissue concentrations of levofloxacin in inflamed and healthy subcutaneous adipose tissue Methods: Free Concentrations measured by microdialysis after administration of a single intravenous dose of 500 mg. Results:The penetration of levofloxacin into tissue appears to be unaffected by local inflammation. Same results obtained with others quinolones Hypothesis: Accumulation of fibrin and other proteins, oedema, changed pH and altered capillary permeability may result in local penetration barriers for drugs Bellmann & al Br J Clin Pharmacol Inflammation No inflammation

48 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 48 Quavons-nous appris des études de microdialyse en cas dinflammation? Une inflammmation aiguë a peu dinfluence sur la pénétration tissulaire des antibiotiques These observations are in clear contrast to reports on the increase in the target site availability of antibiotics by macrophage drug uptake and the preferential release of antibiotics at the target site a concept which is also used as a marketing strategy by the drug industry Muller & al AAC May 2004

49 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 49 La question des concentrations pulmonaires en antibiotique

50 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 50 Animal and human studies MD: The issue of lung penetration Lung MD require maintenance under anesthesia, thoracotomy (patient undergoing lung surgery).. Does the unbound concentrations in muscle that are relatively accessible constitute reasonable predictors of the unbound concentrations in lung tissue (and other tissues)?

51 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 51 Free muscle concentrations of cepodoxime were similar to free lung concentration and therefore provided a surrogate measure of cefpodoxime concentraion at the pulmonary target site Liu et al., JAC, Suppl: Cefpodoxime at steady state: plasma vs. ISF (muscle & Lung) Plasma Free plasma Muscle Lung

52 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 52

53 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 53 The blood-alveolar barrier The alveolar epithelial cells would not be expected to permit passive diffusion of antibiotics between cells, the cells being linked by tight junctions Fenestrated pulmonary capillary bed expected to permit passive diffusion of antibiotics with a molecular weight 1,000 Epithelial lining fluid ELF

54 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 54 Conclusion 1: In acute infections, in non-specialized tissues (no barrier), where there is no abscess formation, free serum levels of antibiotics are good predictors of free levels in tissue fluid and must be used to establish PK/PD indices

55 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 55 Conclusion 2 : Currently, no equivalent recommendation has been published with tissular concentration as PK input and that, for any tissue or any type of infection including intracellular infection.

56 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 56 Some statements on total tissular concentrations For veterinary medicine (Apley, 1999) –people who truly understand tissue concentration work in corporate marketing departments For human medicine (Kneer, 1993) –tissular concentrations are inherently inaccurate –tissular concentrations studies little contribute to the understanding of in vivo efficacy and optimal dosing

57 PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 57 Tissue concentrations According to EMEA "unreliable information is generated from assays of drug concentrations in whole tissues (e.g. homogenates)" EMEA 2000


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