2-AB-5 Antibiogram. 1 Antibiogramme : pharmacodynamie d'inefficacité Update 25 mars 2009

2-AB-5 Antibiogram. 2 L’antibiogramme 1.Objectif 2.Réalisation 3.Interprétation 4.Valeur prédictive en clinique

2-AB-5 Antibiogram. 3 R echercher, in vitro, la sensibilité d'une souche bactérienne aux antibiotiques et exprimer le résultat de façon utile pour le clinicien en termes de sensibilité ou de résistance vis à vis des résultats cliniques attendus Objectif de l'antibiogramme

2-AB-5 Antibiogram. 4 L’antibiogramme 1.Objectif 2.Réalisation 3.Interprétation 4.Valeur prédictive en clinique

2-AB-5 Antibiogram. 5 Technique des disques

2-AB-5 Antibiogram. 6 Disc complete inhibition delayed growth partial inhibi- tion stimulated growth AGAR MEDIUM Lorian, p18 Croissance bactérienne autour d'un disque

2-AB-5 Antibiogram. 7 Disques de papier buvard imprégnés de l'antibiotique à tester Dépôt à la surface d'un milieu de culture gélosé Ensemencé par une culture pure de la souche étudiée Diffusion de l'antibiotique selon un gradient Après incubation, création d'une zone d'inhibition Réalisation de l'antibiogramme: technique des disques par diffusion en gélose

2-AB-5 Antibiogram. 8 La réalisation d’un antibiogramme exige une grande standardisation des méthodes pour être reproductible et utilisable (recommandations précises par les organisations normatives type CLSI)

2-AB-5 Antibiogram. 9 Cliquez sur l’image pour obtenir de l’information

2-AB-5 Antibiogram. 10 Ne peut apporter d'information utile que sur des souches bactériologiquement pures et étiologiquement sûres Même si l'isolement est polymicrobien la souche testée doit être pure - comment identifier les coli à potentialité pathogène des autres coli ? - germes difficiles à cultiver Etiologie sûre - prélever sur animaux vivants et non morts - vérifier qu'aucun traitement antibiotique n'a été administré à l'animal prélevé Réalisation de l'antibiogramme

2-AB-5 Antibiogram. 11 Sensibilité in vitro à l’ amoxicilline et la gentamicine de 20 isolats différents de E Coli provenant du même prélèvement On notera l’hétérogénéité des résultats suggérant que la population responsable de l’infection n’est pas homogène mais se présente plutôt comme un « essaim » avec des germes ayant des CMI individuelles allant de 1 à 10 Walker: antimicrobial susceptibility testing ; Page 13

2-AB-5 Antibiogram. 12 x x x x x pH Zone diameters (mm) Chlortetracyclin Streptomycin Lorian, p35 Influence du pH sur l'importance du diamètre d'inhibition

2-AB-5 Antibiogram. 13 Résultats: une zone d'inhibition (diamètre) dépend de la sensibilité du germe à la limite de la zone d'inhibition, les concentrations en antibiotiques sont égales à la CMI Courbe de concordance entre le diamètre d'inhibition et les CMI Réalisation de l'antibiogramme

2-AB-5 Antibiogram. 14 Relation entre une zone d’inhibition et la CMI: Les courbes de concordance

2-AB-5 Antibiogram. 15 Lorian, p S T Zone diameters (mm) MIC (µg/ml) TMP - SULFA DROITE DE CONCORDANCE

2-AB-5 Antibiogram. 16 Lorian, p37 DROITE DE CONCORDANCE Grande dispersion des CMI pour un diamètre donné

2-AB-5 Antibiogram. 17 L’antibiogramme 1.Objectif 2.Réalisation 3.Interprétation 4.Valeur prédictive en clinique

2-AB-5 Antibiogram. 18 Objectifs de l’interpretation de l'antibiogramme: assister le thérapeute à choisir un antibiotique pour le germe responsable de l’infection en le classant en sensible (S), intermédiaire (I) ou résistant (R)

2-AB-5 Antibiogram. 19 Mesure de la sensibilité d’un germe aux antibiotiques Mesure soit de la CMI (quantitative) soit d’un diamètre d’ inhibition (mesure semi quantitative) Les résultats seront rendus de façon qualitative en “sensible”, “intermédiaire” ou “résistant” (S,I,R)

2-AB-5 Antibiogram. 20 Qui détermine les valeurs critiques CA-SFM (Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) (comité vétérinaire en cours d’activité)CA-SFM (Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) (comité vétérinaire en cours d’activité) EUCAST (European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing) of the European Society of Clinical Microbiologt and infectious Diseases (ESCMID) (certains antibiotiques et pathogènes vétérinaires sont considérés par EUCAST)EUCAST (European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing) of the European Society of Clinical Microbiologt and infectious Diseases (ESCMID) (certains antibiotiques et pathogènes vétérinaires sont considérés par EUCAST) CLSI ( Clinical & Laboratory Standards Institute) (ex NCCLS) (USA) : comité vétérinaire (VAST)CLSI ( Clinical & Laboratory Standards Institute) (ex NCCLS) (USA) : comité vétérinaire

2-AB-5 Antibiogram. 21 Les deux étapes 1.Determination des breakpoints en termes de CMI (des concentrations) 2.Determination en classes (S, I R)

2-AB-5 Antibiogram. 22 Notions de valeurs critiques (VC) & de breakpoint (BP) Plusieurs types de valeurs critiques –VC épidémiologique: »Valeur de la CMI séparant la population sauvage des populations ayant mis en place des mécanismes de résistance –VC cliniques: »Valeur des CMI séparant les souches pour lesquelles la probabilité de succès thérapeutique est grande ou faible pour un traitement standard –VC PK/PD »Valeurs des CMI qui peuvent permettre l’obtention des valeurs critiques des critères PK/PD (ex: valeur de la CMI qui permet au rapport AUC/MIC d’atteindre une valeur de 125 h chez 90% des sujets pour le schéma posologique recommandé d’une fluoroquinolone. –A partir de ces VC on fixera les Breakpoints (valeurs finales uniques)

2-AB-5 Antibiogram. 23 Éléments pris en compte pour déterminer les valeurs critiques

2-AB-5 Antibiogram. 24 Valeurs critiques des CMI –Données microbiologiques –Pharmacocinétique –Données cliniques Valeurs critiques des diamètres d’inhibition –Dispersion des diamètres pour une CMI donnée Éléments pris en compte pour déterminer les valeurs critiques (CMI puis diamètres d’inhibition)

2-AB-5 Antibiogram. 25 Les valeurs critiques : les 5 critères pris en compte par le comité vétérinaire du CLSI 1.Le pathogène en question 2.L’antibiotique 3.La maladie 4.L’espèce animale 5.La posologie de l’antibiotique (dose, voie d’administration, fréquence d’administration et durée du traitement)

2-AB-5 Antibiogram. 26 Établissement des valeurs critiques Si l’un des 5 facteurs précités est inconnu ou change, les valeurs critiques ne sont pas proposées ou sont à revoir Actuellement, le CLSI n’a approuvé aucune valeur critique pour les entérites Les valeurs critiques issues de l’humaine (et utilisées en France par les laboratoires de diagnostic) ne prennent en compte aucun des 5 facteurs précités

2-AB-5 Antibiogram. 27 L’approche du CLSI

2-AB-5 Antibiogram. 28 Définition des 3 « cutoff » (valeurs critiques) à partir desquelles seront sélectionnés les breakpoints publiés

2-AB-5 Antibiogram. 29 Arbre de décision pour établir les Breakpoints par le CLSI à partir des « cutoff » CO=Cutoff=Valeurs critiques Voir diapo suivante pour une définition

2-AB-5 Antibiogram. 30 Exemple d’établissement des breakpoints à partir des cutoff par le CLSI avec l’arbre de décision

2-AB-5 Antibiogram. 31 Le cutoff épidémiologique

2-AB-5 Antibiogram. 32 Distribution des CMI de population bactérienne (ex n=500), représentative de la clinique( ayant une signification clinique), appartenant à différentes souches dont celles ayant mis en place des mécanismes de résistance Détermination des valeurs critiques épidémiologiques : Données microbiologiques

2-AB-5 Antibiogram. 33 Distribution des CMI: Actinobacillus pleuropneumoniae (n=106) CMI (µg/mL) bactéries % Distribution Unimodale

2-AB-5 Antibiogram. 34 Distribution des CMI Streptococcus suis (n=180) CMI (  g/mL) Bactéries % Sensible INTERMEDIARE RESIST. Distribution bimodale

2-AB-5 Antibiogram. 35 Exemple de distribution de CMI uni- ou bimodales

2-AB-5 Antibiogram. 36 Cutoff épidémiologique susceptible resistant Valeur critique (Cutoff du CLSI)

2-AB-5 Antibiogram. 37 La distribution est bimodale Les 2 sous populations sont bien séparées avec des souches à CMI basses et CMI hautes La valeur critique va passer entre les 2 populations (S et R) Pas de risque d’erreur

2-AB-5 Antibiogram. 38 Prise en compte des données cliniques pour l’établissement des valeurs critiques

2-AB-5 Antibiogram. 39 Prise en compte des corrélations entre les échecs et les succès thérapeutiques en rapport avec les concentrations plasmatiques atteintes Détermination des valeurs critiques: Données cliniques

2-AB-5 Antibiogram. 40 Cutoff clinique du CLSI POC= Probability of cure MIC

2-AB-5 Antibiogram. 41 Difficulté dans le choix final d’un Breakpoint à partir des CO épidémiologique (bactériologique) et clinique lorsque les résultats cliniques indiquent que certaines souches ayant mis en place des mécanismes de résistance sont encore « sensibles » cliniquement COcl COwt

2-AB-5 Antibiogram. 42 En cas de divergence entre les valeurs des CO clinique et épidémiologique, le COpkpd va servir d’arbitre

2-AB-5 Antibiogram. 43 Détermination des valeurs critiques: Données pharmacocinétiques Prise en compte des relations PK/PD pour donner un sens aux concentrations plasmatiques –AUC/CMI; T>CMI etc. Prise en compte de concentrations locales (CSF, urine etc.)

2-AB-5 Antibiogram. 44 Choix final d’un Breakpoint (BP) à partir des CO épidémiologique (COwt) (bactériologique) et clinique (COcl) Si le COpkpd est le plus élevé de tous les CO (1), on retiendra ici le COcl comme BP; si il est le plus petit (2), on retiendra le CO épidémiologique; s’il est entre les COwt et COcl (3), on retiendra le COcl comme BP COpkpd 1 2 3

2-AB-5 Antibiogram. 45 Cas ou le cutoff clinique (COcl) coupe la distribution des souches sensibles (COcl <COwt ) Sensible cliniquement CMI Nombre de souches inhibées Rem: les organismes normatifs se refusent de couper en 2 une distribution unimodale des sensibilités. Le CLSI fait appel au CO PK/PD pour « arbitrer » entre les CO clinique et épidémiologiques Résistant cliniquement COcl

2-AB-5 Antibiogram. 46 L’imprécision de la détermination des CMI est à l’origine de « fausses distributions » des CMI dans la population sauvage ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY, Apr. 2009, p. 1628–1629 Dans cet essai la CMI de la même souche de référence et ayant officiellement une CMI de 2 µg/mL a été déterminée 51 fois au cours des 3 mois de l’essai (barres grises) pour servir de « standard interne » En parallèle, les CMI de 34 souches reçues dans la routine du laboratoire ont été mesurées (barres noires). L’inspection de la distribution des échantillons cliniques suggère une variabilité des souches avec des CMI majoritairement situées entre 2 et 8µg/mL. En fait cette distribution est identiques à celle qui est obtenue avec la souche de référence et ne fait que refléter la variabilité de la méthode de détermination de la CMI.

2-AB-5 Antibiogram. 47 Pour en savoir plus sur les raisons de ne pas couper une population sauvage

2-AB-5 Antibiogram. 48 Distinction entre résistance biologique et “résistance clinique”

2-AB-5 Antibiogram. 49 Résistance : biologique Définition biologique –une bactérie est considérée comme résistante quand elle tolère des concentrations très supérieures à celles d'une majorité de souches de la même espèce.

2-AB-5 Antibiogram. 50 Résistance: clinique Définition thérapeutique –une bactérie est considérée comme résistante quand elle tolère des concentrations très supérieures à celles que l'on peut obtenir in vivo

2-AB-5 Antibiogram. 51 Etape 2: Définition de classes qualitatives pour exprimer les résultats en termes pratiques de prise de décision pour le clinicien avec la prise en compte des diamètres d’inhibition

2-AB-5 Antibiogram. 52 Classement en 2 ou 3 classes -sensible - intermédiaire - résistant Séparation des classes par des concentrations critiques (breakpoints ) Le classement des germes en classes

2-AB-5 Antibiogram. 53 Classe dite « sensible » Classe correspondant aux germes pour lesquels le pronostic clinique est très favorable lorsque l’anti-infectieux est administré à la dose recommandée

2-AB-5 Antibiogram. 54 Classe dite « résistant » Germes pour lesquels le pronostic clinique est plus défavorable car les concentrations possibles avec la dose recommandée sont trop faibles

2-AB-5 Antibiogram. 55 Justification pour une classe intermédiaire

2-AB-5 Antibiogram. 56 Classe dite « intermédiaire » Zone tampon pour gérer les incertitudes (erreurs) techniques et prévenir de déclarer comme sensibles un germe qui est en fait résistant (very major error) ou au contraire, de déclarer comme résistant un germe qui est en fait sensible (major error)

2-AB-5 Antibiogram. 57 Classe dite « intermédiaire » Autre justification Zone tampon qui comprend les germes avec des CMI qui se trouvent aux limites (ou au dessus) des concentrations que l’on peut atteindre in vivo dans le plasma et qui peuvent ne pas répondre comme des germes dits « sensibles »

2-AB-5 Antibiogram. 58 Difficultés liées à l’imprècision de la courbe de concordance

2-AB-5 Antibiogram. 59 Lorian, p37 DROITE DE CONCORDANCE Grande dispersion des CMI pour un diamètre donné

2-AB-5 Antibiogram. 60 Détermination des diamètres critiques d’inhibition

2-AB-5 Antibiogram. 61 Diamètre d’inhibition vs. CMI En pratique, on ne dispose que d’une information indirecte sur la CMI: le diamètre d’inhibition Compte tenu de la mauvaise qualité métrologique de cette mesure (grande variance) et de la nécessité d’ adopter des règle de décision (S/I / R) qui soit conservatrices, on aura des possibilité d’avoir des faux positifs et de faux négatifs

2-AB-5 Antibiogram. 62 Règles de décision pour classer les zones de diamètres d’inhibition ( error rate-bounded method) Metzler, J.Inf.Dis, 1974, 30:588 CMI µg/mL > < diametre (mm) résistant ZRZR ZSZS sensible Faux résistants Zone des faux sensibles Sensible MRMR résistant Erreur majeure Erreur mineure RES SENSIBLE

2-AB-5 Antibiogram. 63 CMI vs. diamètre d'inhibition La donnée est un diamètre d'inhibition Il doit informer sur la CMI Les diamètres critiques sont retenus pour minimiser les faux sensibles (déclarer sensible un pathogène résistant)

2-AB-5 Antibiogram. 64 Scattergram of MIC and corresponding zone diameters for 380 isolates of pasteurella haemolytica and P.multocida tested against tilmicosin Shryock et al. 1996, J.Vet.Diagn.Inf

2-AB-5 Antibiogram. 65 Antibiotiques pour lesquels les valeurs critiques ont été établis parCLSI chez les bovins (maladies respiratoires) Antibiotiques Ceftiofur Tilmicosine Enrofloxacine Florfenicol Document M31-A, 1999) Organisms Manheimia haemolytica, Pasteurella multocida, Haemophilus somnus Manhemia haemolytica Manhemia haemolitica, Pasteurella multocida, Haemophilus somnus Manhemia haemolitica, Pasteurella multocida,

2-AB-5 Antibiogram. 66 Antibiotiques pour lesquels les valeurs critiques ont été établis par CLSI chez les bovins Antibiotiques Indications Penicilline/ novobiocine Mammites Pirlimycine Mammite Spectinomycine Mie respir. pathogènes S.aureus, Streptococcus agalactiae, streptococcus dysgalactiae, Streptococcus uberis None specified Manhemia haemolytica, pasteurella multocida, Haemophilus somnus

2-AB-5 Antibiogram. 67 Valeurs critiques (CLSI) Ceftiofur –Bovin, pathologie respiratoire »S= ou < à 2 µg/mL »I = 4 µg/mL »R = ou > à 8 µg/mL

2-AB-5 Antibiogram. 68 Validité clinique de l'antibiogramme

2-AB-5 Antibiogram. 69 Problème de la relation efficacité clinique / résultat de l'antibiogramme

2-AB-5 Antibiogram. 70 L’antibiogramme: validité clinique L’utilité clinique de l’antibiogramme dépend de sa valeur prédictive (VP) VP est rarement rapporté dans les essais cliniques

2-AB-5 Antibiogram. 71 Valeur prédictive d’un test succèséchec Sensible (S)VSFS Resistant (R)FRVR Test Clinique VP: valeur prédictive V : vrai F : faux VP sensible = P (succès/sensible) = VS / (VS+FS) VP résistant = P (échec /résistant) = FR / (FR+VR)

2-AB-5 Antibiogram. 72 In vitro sensitivity of coliform pathogens in the udder and the outcome of treatment for clinical mastitis Antibiotic : sulphonamide / TMP E. coli n= 228 Sensitive (72.4) Resistant (27.6%) Cure 89.1% no cure 10.9% Cure 74.6% no cure 25.4% Odds ratio : 2.75 ; IC 95 ( ) (rapport des cotes) Shpigel, Vet. Rec. 1998, 7: 135

2-AB-5 Antibiogram. 73 Predictive value of susceptibility test The recovery rate of the 165 cows infected by coliforms that were sensitive to sulphonamide/trimethoprim (89.1%) was higher than that of the 63 cows infected by coliforms that were resistant to sulphonamide/trimethoprim (74.6%) Shpigel, Vet. Rec. 1988, 7: 135

2-AB-5 Antibiogram. 74 The odds ratio of recovery for the cases associated with organisms that were sensitive to sulphonamide/trimethoprim relative to the case associated with organisms that where resistant, was 2.75, with a 95% confidence from 1.25 to Predictive value of susceptibility test Shpigel, Vet. Rec. 1988, 7: 135

2-AB-5 Antibiogram. 75 Only a general relationship exist between MIC and clinical cures Generally the lower the MIC the higher the cure rate This indicates that other factors are important in obtaining clinical cure of infections Issues associated with resistance resistance reporting

2-AB-5 Antibiogram. 76 Issues associated with resistance resistance reporting Some studies demonstrated that failure rates can be just as high when the organism is sensitive, intermediate or resistant

2-AB-5 Antibiogram. 77 Predictive value of susceptibility test Clinical response PVs = predictive value of S PVr = predictive value of R

2-AB-5 Antibiogram. 78 Predictive value of susceptibility test

2-AB-5 Antibiogram. 79 Relationship between in vitro susceptibility and clinical outcome (different germs and antibiotics) Prescription in accordance with in vitro susceptibility (n = 271) –improved81% –not improved15% –equivocal 4% Prescription not in accordance with in vitro susceptibility (n = 27) –improved 3% –not improved 82% –equivocal15% Lorian & Burns 1990

2-AB-5 Antibiogram. 80 Predictors of clinical response ParameterNb patients%cure microb%cure clinical MIC (mg/L) < AUIC Istambul

2-AB-5 Antibiogram. 81 Odds (cote) Probabilité qu'un événement survienne divisé par la probabilité qu'il ne survienne pas –ex.: une cote de 3 signifie qu'un évènement a 3 fois plus de chances de survenir que de ne pas survenir au cours d'une période –cote = probabilité / 1-probabilité –probabilité ou proportion = cote / cote +1

2-AB-5 Antibiogram. 82 Odds ratio Rapport des 2 cotes Guérisonnon guérison sensibleab résistantcd Odds ratio = (a/c)/ (b/d) odd ratio = (ad / bc

2-AB-5 Antibiogram. 83 Quel est le futur en matière de prédiction de la résistance Identification et caractérisation rapide des gènes de résistance (PCR etc.) Les méthodes génotypiques ne peuvent détecter que la résistance et ne mesure pas la sensibilité – on continuera d’avoir recours aux méthodes phénotypiques

2-AB-5 Antibiogram. 84 Antibiogramme et biais de prescription Il a été montré en médecine humaine que les résultats d’antibiogramme sont susceptibles de guider le choix des praticiens vers de nouveaux antibiotiques testés – (voir Tan & al in: JAC et Cunney & Smith in: Int J Antimicrob Agents )