Méthodes et interprétation des antibiogrammes CMI, CMB Association d’antibiotiques Dr. Raymond Josette / Dr. Loubinoux Julien Service de Bactériologie Hôpital Cochin, AP-HP

Objectif de cet ED maîtriser l’usage et l’interprétation des examens bactériologiques permettant l’adaptation et la surveillance d’un traitement antibiotique Contrôle par QCM en fin d’ED

Objectifs de l’ED Détermination de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques CMI / CMB Antibiogramme E-Test Détermination du spectre d’activité des antibiotiques Notion de concentrations critiques c / C Pour une souche clinique donnée : les catégories cliniques R, I, S (antibiogramme) Pour un ensemble de souches d’une même espèce : CMI50, CMI90, et classes thérapeutiques Optimisation des traitements antibiotiques Bactéricidie Association d’antibiotiques Pharmacocinétique et pharmacodynamie Dosage des antibiotiques Antibiotiques temps / concentration dépendant 3

Concentration minimale inhibitrice (CMI) & Concentration minimale bactéricide (CMB) Définitions CMI: BACTERIOSTASE: Plus faible concentration d’antibiotique (mg/l) pour laquelle il n’existe pas de croissance visible dans des conditions de culture standardisée (37°C, 18h). La mesure de la CMI est l’approche utilisé habituellement pour étudier la sensibilité des germes aux antibiotiques Seule, elle ne permet pas d’évaluer l’efficacité des antibiotiques in vivo. CMB: BACTERICIDIE: Plus faible concentration d’antibiotique (mg/l) pour laquelle il y a un effet bactéricide (≤ 0,01 % de survivants) dans des conditions de culture standardisées. 4

Détermination de la CMI d’une souche bactérienne en milieu liquide 5

Détermination de la CMI en milieu LIQUIDE Inconvénient: quantité de tubes à manipuler! Une solution: Microméthode en milieu liquide Automates 6 6

Détermination de la CMI en milieu SOLIDE Inhibition de la croissance bactérienne sur milieu gélosé Méthode des disques contenant une quantité fixe d’antibiotique (antibiogramme par diffusion en gélose) Méthode du E-test : bandelettes chargées avec un gradient de concentration d’antibiotique 7

Antibiogramme Méthode des disques AB 8

COURBE DE CONCORDANCE Déduction de la CMI 9

Lecture automatique + contrôle visuel Antibiogramme Lecture automatique + contrôle visuel 10 10

CMI par diffusion en gélose : E-Test Problèmes de la CMI par méthode des disques mesure « approchée » de la CMI (déduite) Adéquate pour des souches très S ou très R Problème quand une faible diminution de sensibilité a un impact sur les traitements Une souche est très résistante: comment choisir le moins mauvais antibiotique? Solution: E-test bandelettes chargées avec un gradient de concentration d’antibiotique

CMI en milieu solide: Méthode du E-test Avantage (s) ? - détermination exacte de la CMI avec une valeur précise en mg/L Quand le faire ? - détection de la sensibilité par diffusion en gélose inadéquate - bêtalactamines et S. pneumoniae - fosfomycine et P. aeruginosa - colimycine - vancomycine et staphylocoques CMI = 3 mg/L 12

Sensibilité diminuée aux bêta-lactamines E-test S. pneumoniae Sensibilité diminuée aux bêta-lactamines 13

Comment peut on utiliser ces données en thérapeutique ? Synthèse La détermination de la CMI permet de déterminer la concentration d’antibiotique minimale active sur une bactérie Comment peut on utiliser ces données en thérapeutique ? En comparant la valeur des CMI à des valeurs « critiques » basées sur la pharmacocinétique des antibiotiques chez l’homme 14

Objectifs du cours Détermination de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques CMI / CMB Antibiogramme E-Test Détermination du spectre d’activité des antibiotiques Notion de concentrations critiques c / C Pour une souche clinique donnée : les catégories cliniques R, I, S (antibiogramme) Pour un ensemble de souches d’une même espèce : CMI50, CMI90, et classes thérapeutiques Optimisation des traitements antibiotiques Bactéricidie Association d’antibiotiques Pharmacocinétique et pharmacodynamie Dosage des antibiotiques Antibiotiques temps / concentration dépendant 15

Les concentrations critiques : c et C Etablies par l’EUCAST* pour chaque antibiotique établies pour chaque famille bactérienne sur la base des concentrations sériques obtenues après administration d’une posologie usuelle (c) de la posologie maximale tolérée (C) *European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing 16

R I S Evolution des concentrations sériques d’antibiotique en fonction du temps Concentrations Sériques mg/l C dose maximale CMI > C < C > c < c R dose usuelle I c S 4h temps c, C : concentrations critiques en mg/L 17

Catégories cliniques: sensible / intermédiaire / résistant LA COMPARAISON DES CMI AUX CONCENTRATIONS CRITIQUES PERMET D’APPRECIER L’ACTIVITÉ DES ANTIBIOTIQUES IN VIVO VIS A VIS D’une souche clinique donnée : ANTIBIOGRAMME Catégories cliniques: sensible / intermédiaire / résistant D’un ensemble de souches d’une même espèce CMI50, CMI90 De diverses espèces (données du VIDAL) : SPECTRE D’ACTIVITÉ Classes thérapeutiques: Sensible / modérément sensible / résistant 18

Antibiogramme d’une souche bactérienne DEFINITION : L’antibiogramme a pour but de déterminer la « sensibilité d'une bactérie » à divers antibiotiques. C’est une double interprétation des CMIs mesurées Vis à vis des concentrations critiques c et C Vis à vis du phénotype de résistance exprimé par la bactérie Délai d’obtention en général au moins 48H 19

S Résultat brut « sensible » Antibiogramme d’une souche bactérienne Les souches S sont celles pour lesquelles la probabilité de succès thérapeutique est acceptable. On doit s'attendre à un effet thérapeutique dans le cas d'un traitement à dose habituelle par voie générale. 20

R Résultat brut « résistant » Antibiogramme d’une souche bactérienne Les souches R sont celles pour lesquelles il existe une forte probabilité d'échec thérapeutique avec l’antibiotique en question. On ne peut s'attendre à un effet thérapeutique avec cet antibiotique 21

I Résultat brut « intermédiaire » Antibiogramme d’une souche bactérienne Résultat brut « intermédiaire » I Les souches I sont celles pour lesquelles le succès thérapeutique est imprévisible. La seule valeur de CMI n'est pas prédictive de l’efficacité du traitement caractère de résistance avec expression très faible. - observations cliniques partielles ou inexistantes ou discordance clinico-microbiologique Il existe un risque d’échec thérapeutique à utiliser un antibiotique pour lequel la souche bactérienne est classée I. On peut espérer un effet thérapeutique dans certaines conditions en cas de forte concentration locales(ex. infections urinaires) augmentation importante de la posologie. 22

Souches de catégorie clinique Intermédiaire Impact d’une augmentation de posologie sur l’efficacité prédictive du traitement Concentrations sériques mg/l Forte dose Dose usuelle C c c < CMI < C 0 2 4 6 c, C : concentrations critiques en mg/L 23

L’Antibiogramme est interprété Selon l’espèce bactérienne Cohérence avec le phénotype de résistance naturelle Résistances naturelles/acquises pas toujours exprimées Ex: Bêtalactamase de S. aureus, H. influenzae Selon la mise en évidence d’un mécanisme de résistance S. aureus résistant à la méticilline : R à toutes les bêtalactamines S. pneumoniae : interprétation du disque d’oxacilline Conséquence : modification éventuelle des catégories cliniques Résultat brut S - > interprété I ou R 24

Enterococcus faecalis Interprétation de l’antibiogramme selon la résistance naturelle Enterococcus faecalis Diam Rés. Brut Rés. Interprété Amoxicilline 25 S S Ceftriaxone 20 S R Imipénème 20 S S

Le traitement probabiliste Traitement probabiliste = majorité des traitements antibiotiques Conditions de prescriptions = sans documentation bactériologique Examens bactériologiques non nécessaires Ou traitement urgent Traitement reposant sur le « pari thérapeutique » que les bactéries à traiter appartiennent au spectre d’activité de l’antibiotique utilisé Importance de savoir si la ou les espèce(s) sont sensible(s) ou non à l’antibiotique choisi (= quelle classe thérapeutique ?) 26

Pour pouvoir faire ce pari thérapeutique, il faut 1) connaître les germes habituellement en cause dans le contexte clinique Angine bactérienne : S. pyogenes (SGA) Infection urinaire: E. coli Pneumopathie communautaire: S. pneumoniae 2) Connaître la distribution des CMI des antibiotiques pour les espèces bactériennes en cause Des études épidémiologiques régulières permettent de déterminer la classe thérapeutique des diverses espèces bactériennes. 27

Comment décrire la sensibilité d’une espèce bactérienne? On peut décrire la distribution des CMI au sein d’une espèce bactérienne par La CMI 50 (médiane des CMIs) Concentration d’ATB qui inhibe la croissance de 50% des souches étudiées (= CMI médiane de la population) La CMI 90 +++ Concentration d’ATB qui inhibe la croissance de 90% des souches étudiées La CMI 90 est la base des « classes thérapeutiques » 28

En pratique : spectre clinique des antibiotiques 29

Distribution des CMI au sein d’une espèce bactérienne 30 30

Espèce bactérienne de classe thérapeutique « habituellement sensible » Les espèces habituellement sensibles appartiennent au spectre naturel de l'antibiotique Le pourcentage de souches résistantes ne dépasse pas 10%. Le médecin peut choisir cet antibiotique pour une infection peu sévère. L'antibiogramme n'est pas nécessaire.  31

Espèce bactérienne de classe thérapeutique « modérément sensible » Espèces modérément sensibles naturellement peu sensibles à l'antibiotique et ne possédant pas de résistance acquise (CMI 50% comprises entre c et C). ou il s'agit d'une infection de localisation particulière nécessitant des concentrations très élevées de l'antibiotique: définition de concentrations critiques particulières (exemple: S. pneumoniae et méningite) S’il est impossible d’utiliser d’autres antibiotiques, le traitement impose d’augmenter les doses d’antibiotique Intérêt potentiel si infection localisée à un site d’élimination préférentielle (i.e. concentration dans les urines) Le résultat du traitement est imprévisible 32

Espèce bactérienne de classe thérapeutique « inconstamment sensible » Espèces inconstamment sensibles Espèces incluses dans le spectre naturel de l'antibiotique mais pour lesquelles la fréquence de résistance acquise dépasse 10%. Il existe donc un risque d’échec important en cas de souche résistante Ex: E. coli et amoxicilline 33

Classe thérapeutique « résistante» Les espèces résistantes se caractérisent par une fréquence de résistance > 90% des souches . espèces naturellement résistantes espèces habituellement sensibles mais dont le pourcentage de résistance acquise est supérieur à 90% espèces sensibles in vitro mais résistante cliniquement. Le traitement par cet antibiotique n’est pas indiqué (échec prévisible) Ex: Staphylococcus aureus et Penicilline G 34

Objectifs du cours Détermination de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques CMI / CMB Antibiogramme E-Test Détermination du spectre d’activité des antibiotiques Notion de concentrations critiques c / C Pour une souche clinique donnée : les catégories cliniques R, I, S (antibiogramme) Pour un ensemble de souches d’une même espèce : CMI50, CMI90, et classes thérapeutiques Optimisation des traitements antibiotiques Bactéricidie Association d’antibiotiques Pharmacocinétique et pharmacodynamie Dosage des antibiotiques Antibiotiques temps / concentration dépendant 35

Contextes où une optimisation des traitements antibiotiques peut être nécessaire Parfois d’emblée en cas d’infection sévère Plus fréquemment secondairement en cas d’échec thérapeutique sous un traitement apparemment bien conduit, infections sévères (endocardite…) ou en contexte particulier Lié au terrain (déficit immunitaire, insuffisance rénale chronique) Lié à la bactérie (multi-résistance) En cas de risque de surdosage (antibiotiques potentiellement toxiques : aminosides / glycopeptides, contexte particulier : insuffisance rénale…) En cas de risque de sous dosage (choc septique, aplasie) 36

Comment optimiser un traitement antibiotique? 1- Obtenir une activité bactéricide - Choix d’un antibiotique bactéricide - Associer des antibiotiques 2- Vérifier que les posologie utilisées sont optimales Concentrations sériques : dosage des antibiotiques 3- Optimiser les concentrations en fonction de la pharmacodynamie des antibiotiques 4- Réévaluer un traitement antibiotique à 48 heures 37

Optimiser un traitement antibiotique UTILISER DES ANTIBIOTIQUES À LARGE SPECTRE anti Gram - : Tazocilline, carbapénème anti Gram + : vancomycine Association des 2 (choc septique) DIFFUSION ATB à bonne diffusion tissulaire et intracellulaire Fluoroquinolones Macrolides Rifampicine

Optimiser un traitement antibiotique Bactéricidie Concentration Minimale Bactéricide (CMB) Plus faible concentration d’antibiotique (mg/l) pour laquelle il y a un effet bactéricide : ≤ 0,01 % de survivants dans des conditions de culture standardisées. Traitement bactéricide Traitement pour lequel la CMB est obtenue IN VIVO

La CMB ne peut pas être déterminée en milieu solide Survivante ? Absence de croissance ≠ effet bactéricide 40

Compte des bactéries à T0 La CMB ne peut être déterminée qu’en milieu LIQUIDE Compte des bactéries survivantes dans les tubes clairs à h24 Compte des bactéries à T0 CMB = 16 mg/L 41

Association d’antibiotiques Intérêts des associations d’ATB Élargir le spectre Avoir un effet synergique pour renforcer la bactéricidie Prévenir l’émergence de mutants résistants Pas toujours utile. Dans les situations les plus fréquentes, les antibiotiques, même bactériostatiques, en monothérapie peuvent suffire

Association d’antibiotiques Antibiotiques bactéricides utilisés le plus fréquemment Bêtalactamines et glycopeptiques lentement bactéricides Aminosides et fluoroquinolones rapidement bactéricides Associations bactéricides utilisées fréquemment Spectre GRAM - : Bêtalactamines + Aminosides Spectre GRAM + : Glycopeptides + Aminosides Large spectre : Bêtalactamines+ Glycopeptides + Aminosides

Vérifier que les posologies d’antibiotiques sont optimales Doser les antibiotiques Méthodes chimiques ou physico-chimiques, sensibles, rapides et spécifiques Fréquent pour les antibiotiques potentiellement toxiques à marge thérapeutique faible : - Vancomycine - Aminosides 44

Quand prélever pour un dosage d’antibiotique 1- Evolution de la concentration sérique d’un antibiotique selon le mode d’administration 2/ Prélever du sang au moment du pic du ou des antibiotiques administrés : 15 minutes si voie IVD 30 minutes si perfusion IVSE 1 heure si voie intramusculaire 2 heures si voie orale. 3) Ne pas oublier un dosage de la concentration résiduelle d’antibiotiques (vallée) 45

Optimisation des traitements Optimiser l’administration des antibiotiques en fonction de la PHARMACODYNAMIE 46

Importance du mode d’activité des antibiotiques 105 - CMI ATB temps dépendant 2 CMI 4 CMI - Bactéries/ml 105 - CMI - ATB Concentration dépendant 4 CMI 2 CMI 47 47

Antibiotiques concentration-dépendant -> l’effet bactéricide est plus important avec des concentrations plus élevés - Aminosides - Fluoroquinolones Paramètre à privilégier : QI = Index (quotient) inhibiteur = conc. au pic / CMI) valeur cible > 8 48 48

-> l’effet bactéricide augmente avec le temps d’exposition Antibiotiques temps-dépendant (paroi) -> l’effet bactéricide augmente avec le temps d’exposition -> l’augmentation de la concentration d’ATB a peu d’effet au dessus de la CMI - bêtalactamines - glycopeptides (vancomycine) - fosfomycine Temps > CMI pendant au moins 40% du temps entre 2 injections Paramètre à privilégier : T > CMI 49 49

Antibiotiques temps / concentration dépendant Cmax/CMI QI > 8-10 QI : > 8-10, >10 si méningite ASC > CMI T > CMI > 40-50% >100% (méningite) 50 50

Antibiotiques temps / concentration dépendant Les paramètres régissant l’efficacité d’un traitement antibiotique sont différents selon la classe d’ATB -lactamines temps > CMI Aminosides QI Au sein d’une même famille, toutes les molécules ne sont pas équivalentes pour une bactérie donnée 51 51

Optimisation des traitements Optimiser l’administration des antibotiques en fonction de leur BIODISPONIBILITE 52

Infection à S. aureus : apport de la pharmacocinétique biodisponibilité: voie injectable vs voie orale Oxacilline Clindamycine IV per os IV per os T > CMI QI au pic QI au résiduel 80% 15% 100% 100% 17 2 28 15 < 1 < 1 4 4 53

QCM 1 Parmi le (s) examen(s) de laboratoire suivants, lequel (lesquels) est (sont) le (s) plus fréquemment réalisé(s) ? A - pouvoir bactéricide du sérum B - pouvoir bactéricide d'une association d'antibiotiques C - détermination de la CMI d'un ou de plusieurs antibiotiques D - détermination de la CMB d'un ou de plusieurs antibiotiques E - antibiogramme F - dosage d'antibiotiques

QCM 2 La(les)quelle(s) des propositions suivantes sur la mesure d'activité d'un antibiotique est(sont) exacte(s): A - La plus faible concentration d'antibiotique qui empêche toute croissance visible correspond à la CMI, ou concentration minimale inhibitrice B - La plus faible concentration d'antibiotique qui ne laisse survivre qu'un nombre de bactéries inférieur à 0,01% de l'inoculum correspond à la CMB, ou concentration minimale bactéricide C - L'interprétation de l'antibiogramme en catégories cliniques (S, I ou R) ne repose pas sur des données pharmacocinétiques

QCM 3 Parmi les propositions suivantes concernant l'antibiogramme, la(les)quelle(s) est(sont) vraie(s) ? A - Examen de laboratoire couramment réalisé B – Permet de catégoriser une souche en classes thérapeutiques telles "sensible" ou "modérément sensible" C - Ne permet pas de préciser la CMB (concentration minimale bactéricide) D - Permet de calculer ou déduire la CMI (concentration minimale inhibitrice) E - Permet de catégoriser une souche en catégories cliniques telle "intermédiaire" ou « résistant »

QCM 4 A quel classement l'antibiogramme d’une souche bactérienne donnée permet-il d’aboutir ? cocher la(les) proposition(s) exacte(s) ? A - classe thérapeutique "espèce sensible / modérément sensible / résistante " B - catégorie clinique "sensible / intermédiaire / résistante"

QCM 5 Quelle(s) proposition(s) est(sont) exacte(s) concernant la CMI d'un antibiotique ? A - c'est la plus forte concentration minima ou minimale inhibitrice B - est proche de la CMB pour un antibiotique « bactéricide » C - est d'autant plus faible (mg/l) que la bactérie est sensible à l’antibiotique testé D - peut être déterminée pour les antibiotiques bactéricides

QCM 6 La(les)quelle(s) des propositions suivantes concernant la réalisation d’un antibiogramme est (sont) exacte(s): A – permet d’apprécier la sensibilité d’une souche bactérienne donnée à différents antibiotiques B – permet d’apprécier le pouvoir bactéricide de plusieurs antibiotiques C – permet d’apprécier la valeur de la CMI d’une souche donnée pour différents antibiotiques D – dans la méthode des disques, la mesure d’un diamètre correspond à la détermination de la bactéricidie E – est systématiquement réalisé pour chaque souche isolée d’un prélèvement non stérile

QCM 7 La mesure de la CMI pour un antibiotique permet de catégoriser la souche bactérienne étudiée ; cochez la (les) proposition(s) exacte(s): A - en S, I ou R B - en modérément sensible C - par rapport à des diamètres critiques exprimés en mm D - par rapport à des concentrations critiques exprimées en g/ml ou en mg/L E - grâce à des bornes d'interprétation identiques dans tous les pays.

QCM 8 Parmi les propositions suivantes relatives à la définition de la catégorie clinique d’une souche "sensible", quelle(s) proposition(s) est (sont) exacte(s) ? A - la probabilité de succès thérapeutique est acceptable B - la probabilité de succès thérapeutique est inconnue C - le succès thérapeutique nécessite l’augmentation des doses usuelles D - le succès thérapeutique est attendu pour la plupart des souches de la même espèce

QCM 9 Parmi les propositions suivantes relatives aux souches de la catégorie clinique "intermédiaire", quelle(s) proposition(s) est (sont) exactes ? A - les souches I sont celles pour lesquelles le succès thérapeutique sera plus long à obtenir. B - les souches I forment un ensemble pour lequel la seule valeur de la CMI n'est pas prédictive de la réussite du traitement antibiotique C - On peut espérer un effet thérapeutique dans certaines conditions (fortes concentrations locales ou doses augmentées). D - Ces souches correspondent aux espèces de la classe thérapeutique "modérément sensible".

QCM 10 Parmi les propositions suivantes relatives à un antibiotique "temps- dépendant", la(les)quelle(s) est (sont) exacte(s) ? A - l'activité de l’antibiotique dépend du temps pendant lequel la concentration d’antibiotique est supérieure à la CMI de la souche B – les bêtalactamines en font partie C – les aminoglycosides en font partie D - cette caractéristique est à la base du choix de mode d'administration : en doses fractionnées ou en continu E – leur emploi nécessite la détermination de la concentration sérique au pic d’administration

QCM 11 Quelle(s) proposition (s) est (sont) exacte(s) au sujet des dosages d'antibiotiques ? A - est demandé pour adapter les posologies B - est demandé en raison d'un risque de toxicité C - permet d'évaluer si les concentrations sériques sont supérieures à la CMI. D - est fréquemment demandé pour un traitement à base de glycopeptides E - est fréquemment demandé pour un traitement à base de ß-lactamines F - est fréquemment demandé pour un traitement à base d’aminoglycosides

QCM 12 Parmi ces antibiotiques, quel(s ) est/sont ceux (celui) qui sont classiquement décrits comme temps-dépendants ? A - ß-lactamines B - Glycopeptides C - Aminoglycosides D - Fluoroquinolones E - Fosfomycine.

QCM 13 Quel (s) paramètre (s) permet (tent) le mieux d'évaluer l'efficacité d'un antibiotique concentration-dépendant ? A - Un temps > CMI d'au moins 40% B - Un temps > CMI de 100% C - Un quotient inhibiteur > 8 D - Un rapport AUC/CMI > 125

QCM 14 Parmi ces antibiotiques, lesquels sont considérés comme concentration-dépendants ? A - ß-lactamines B - Glycopeptides C - Aminoglycosides D - Fluoroquinolones E - Fosfomycine.

QCM 15 Quel (s) est(sont) le(s) critère(s) usuels de choix d'un traitement antibiotique optimal ? A - Antibiogramme B - Concentration maximale de l'antibiotique au site de l'infection C - CMB D - Prix E - Epidémiologie locale des résistances.