Service des Maladies Infectieuses (Pr H Portier) Antibiothérapie des pneumonies aigues communautaires (PAC) apport du modèle animal le couple pneumocoque - fluoroquinolones P Chavanet Service des Maladies Infectieuses (Pr H Portier) EA 562, LQRF Dijon

Pneumocoque vs fluoroquinolones données françaises (CNR) succès échec Quand il existe une résistance à bas niveau, alors même que ces souches restent sensibles in vitro, la réponse au traitement reste t elle la même Ces situations étant difficiles d’investigation en clinique, il est logique d’adresser cette question au modèle expérimental

Souche inductrice initiale -> Pneumocoque vs efficacité FQ concentration bactérienne pulmonaire résiduelle à l ’issue du traitement Quels sont les bactériens, les pneumocoques qui restent dans le poumon à l ’issue du tratiement Souche inductrice initiale -> CMI ………………. …. ….S/R Cipro 0.5 Levo 0.5 1 2 2 Gati 0.125 0.25 1 1 4 Moxi 0.125 0.125 1 1 4

Souche inductrice initiale -> Pneumocoque vs efficacité FQ Survivants résistants à l ’issue du traitement CTRL cipro levoflo gatiflo moxi résistants 9 1 2 3 4 5 6 7 8 sauvage efflux parC parC,gyrA CFU/g poumon Quels sont les bactériens, les pneumocoques qui restent dans le poumon à l ’issue du tratiement La proportion de résistants est très forte quand la souche inductrice intiale héberge un bas niveau de résistance de type parC Souche inductrice initiale -> CMI ………………. …. ….S/R Cipro 0.5 Levo 0.5 1 2 2 Gati 0.125 0.25 1 1 4 Moxi 0.125 0.125 1 1 4

Un traitement par fluoroquinolone d ’ une pneumonie à pneumocoque PnP pneumocoque vs Fluoroquinolones apport du modèle expérimental Conclusion 1a Un traitement par fluoroquinolone d ’ une pneumonie à pneumocoque sauvage vs cipro ou avec résistance à bas niveau vs levo ou moxiflo s ’accompagne: d ’une faible réduction bactérienne de la sélection de mutants résistants Danger d’une préexposition par une fluoroquinolone peu active

Souche inductrice initiale -> concentration critique in vitro vs concentration critique clinique ? ou dépistage de la résistance à bas niveau ? CTRL cipro levoflo gatiflo moxi résistants 9 1 2 3 4 5 6 7 8 sauvage efflux parC parC,gyrA CFU/g poumon Quels sont les bactériens, les pneumocoques qui restent dans le poumon à l ’issue du tratiement La proportion de résistants est très forte quand la souche inductrice intiale héberge un bas niveau de résistance de type parC Souche inductrice initiale -> CMI ………………. …. ….S/R Cipro 0.5 Levo 0.5 1 2 2 Gati 0.125 0.25 1 1 4 Moxi 0.125 0.125 1 1 4

Pneumocoque vs efficacité FQ (réduction bactérienne) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 sauvage efflux parC parC,gyrA CFU/g poumon CTRL cipro levoflo gatiflo moxi As you can see, the bacterial content in lung is not different between the 6 strains and the pulmonary disease is also the same. The efficacy of levo is shown in blue. There is a sharp efficacy only on the fully susceptible strain but no action at all not only on resistant strains but also on borderline susceptible ones. The efficacy of moxi is shown in red. Clearly the efficacy is better than levo on the fully susceptible strain However, even of these two strains which are in vitro susceptible, there is no sharp bacterial reduction in this in vivo model Of note, these strains have a parC mutation. So we looked for mutants Indeed, for these strains, the inefficiency of both levo and moxiflo is due to the presence of mutants. Of note, this strain which We look for the relation between pharmacodynamics and both the bacterial reduction and the apparition of mutant CMI Cipro 0.5 Levo 0.5 Gati 0.125 Moxi 0.125

Concentration minimale inhibitrice (CMI) in vitro Concentration de prévention de la mutation (CPM) in vitro L ’inoculum fort correspond aux cnetration rencontrées in vivo, pnp, bpdc

inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 Concentration minimale inhibitrice (CMI) in vitro Concentration de prévention de la mutation (CPM) in vitro CMI CPM inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 L ’inoculum fort correspond aux cnetration rencontrées in vivo, pnp, bpdc

inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 Concentration minimale inhibitrice (CMI) in vitro Concentration de prévention de la mutation (CPM) in vitro CMI CPM inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 incubation (h) 24 48(72) L ’inoculum fort correspond aux cnetration rencontrées in vivo, pnp, bpdc

inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 Concentration minimale inhibitrice (CMI) in vitro Concentration de prévention de la mutation (CPM) in vitro CMI CPM inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 incubation (h) 24 48(72) au delà mutants L ’inoculum fort correspond aux cnetration rencontrées in vivo, pnp, bpdc

inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 Concentration minimale inhibitrice (CMI) in vitro Concentration de prévention de la mutation (CPM) in vitro CMI CPM inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10 105-6 10>10 incubation (h) 24 48(72) au delà mutants pas de mutant L ’inoculum fort correspond aux cnetration rencontrées in vivo, pnp, bpdc

Levofloxacine Ciprofloxacine CPM Concentration (mg/l Ciprofloxacine CMI CMI Temps (h)

Ciprofloxacine Levofloxacine moxiflo gatiflo CPM CMI Temps (h) Concentration (mg/l Ciprofloxacine Levofloxacine moxiflo Concentration (mg/l gatiflo CPM CMI Temps (h) CMI

CMI, CPM pneumocoque « sauvage » 50 30 20 10 6 4 2 mg/l 1 0,6 0,4 0,2 0,1 Concentration minimale inhibitrice (CMI) et concentration de prévention des mutations(CPM) pour Streptococcus pneumoniae selon les mécanismes de résistance et les fluoroquinolones O : CMI : CPM La barre verticale reliant CMI et CPM représente la fenêtre de mutation --- concentration maximale sanguine libre note: les données de CMI et CPM sont issues de Blondeau , Croisier, Croisier et Smith L’échelle des concentrations (mg/l) est logarythmique 0,06 0,04 0,02 0,01 efflux parC gyrA efflux parC gyrA efflux parC gyrA efflux parC gyrA efflux parC gyrA sauvage sauvage sauvage sauvage sauvage cipro levo gati moxi gemi Cmax: --- CMI CPM Cmax: ---

Un traitement par fluoroquinolone d ’ une pneumonie à pneumocoque PnP pneumocoque vs Fluoroquinolones apport du modèle expérimental Conclusion 2a Un traitement par fluoroquinolone d ’ une pneumonie à pneumocoque sensible et sans résistance à bas niveau (sauvage) s ’accompagne: d ’une faible réduction bactérienne de mutants résistants si les concentrations sont « dans la fenêtre de mutation» sous la CPM ex: ciprofloxacine

Pneumocoque vs efficacité FQ (réduction bactérienne) CTRL cipro levoflo gatiflo moxi résistants 9 1 2 3 4 5 6 7 8 sauvage efflux parC parC,gyrA CFU/g poumon Quels sont les bactériens, les pneumocoques qui restent dans le poumon à l ’issue du tratiement La proportion de résistants est très forte quand la souche inductrice intiale héberge un bas niveau de résistance de type parC Souche inductrice initiale -> CMI ………………. …. ….S/R Cipro 0.5 Levo 0.5 1 2 2 Gati 0.125 0.25 1 1 4 Moxi 0.125 0.125 1 1 4

Concentration minimale inhibitrice (CMI) Concentration de prévention de la mutation (CPM) pneumocoque « parC » 50 30 20 10 6 4 2 mg/l 1 0,6 0,4 0,2 0,1 Ceci est du au fait que les concentrations utilisées sont toutes dans la fenêtre de mutation 0,06 0,04 0,02 0,01 sauvage efflux parC gyrA cipro levo gati moxi gemi Cmax: --- CMI CPM Cmax: ---

Un traitement par fluoroquinolone d ’ une pneumonie à pneumocoque PnP pneumocoque vs Fluoroquinolones apport du modèle expérimental Conclusion 2b Un traitement par fluoroquinolone d ’ une pneumonie à pneumocoque sensible et avec ou sans résistance à bas niveau s ’accompagne: d ’une faible réduction bactérienne de mutants résistants très fréquents en cas de parC initial si les concentrations sont « dans la fenêtre de mutation » sous la CPM

Concentration bactérienne totale Temps dans la fenêtre de mutation (Tmsw ): réduction bactérienne mutants Log10CFU.g-1 2 4 6 8 10 50 100 TMSW (%) mutants Concentration bactérienne totale dose Une souche vs doses variables

Une régime thérapeutique prévenant les mutants existe in vivo PnP pneumocoque vs Fluoroquinolones apport du modèle expérimental Conclusion 3 Une régime thérapeutique prévenant les mutants existe in vivo par exemple animaux infectés par pneumocoque parC traités par moxifloxacine (doses humanisées croissantes) <=> Tmsw < 60% <=>  2 x dose normale Une fenêtre de mutation existe in vivo le concept de CPM « in vitro » prend toute sa valeur Une fois définies ces notions les caractéristiques pharmacodynamique (qui définissent la relation concentration effet dans le temps) sont-elles les mêmes pour chacune des molécules l ’indice pharmaocodynamique adopté pour les FQ est le rapport aire sous la courbe de la concentration sérique de la molécule divisé par la CMI du germe

In vivo TT humanisé vs pneumocoque de sensibilités variées aux fluoroquinolones efficacité « globale » (concentration bactérienne totale dans les poumons) 2 4 6 8 1 levofloxacine -4 log CFU/g -6 log CFU/g Log CFU/g 2 4 6 8 1 8 gatifloxacine 6 Log CFU/g 4 2 Avec plusieurs souches de sensibilités variées 2 4 6 8 1 1 2 1 8 moxifloxacine 6 Log CFU/g 4 2 5 1 1 5 2 2 5 AUC0-24h libre /CMI

levofloxacine gatifloxacine moxifloxacine AUC0-24h libre /CMI In vivo TT humanisé vs pneumocoque de sensibilités variés aux fluoroquinolones efficacité « globale » (…) mutants résistants 2 4 6 8 1 levofloxacine Log CFU/g 2 4 6 8 2 4 6 8 1 gatifloxacine Log CFU/g 2 4 6 8 1 Ne sont pas localisés par les mêmes bornes du rapport AUC/CMI 2 4 6 8 1 moxifloxacine Log CFU/g 5 1 1 5 2 2 5 AUC0-24h libre /CMI

Conclusion fluoroquinolones vs pneumonie à pneumocoque La CMI seule ne prédit l’activité in vivo Impact thérapeutique majeur d’un bas niveau résistance Détection phénotypique, génotypique,… ? Adaptation des concentrations critiques ? Valeur prédictive de la CPM Fenêtre de mutation vs apparition de résistances in vivo

Remerciements EA 562 - LQRF: Delphine Croisier Manuel Etienne Catherine Lequeu Karl Drilcka Public Health Research Institute, NJ, USA L ’équipe de Maladies Infectieuses Faculté de Médecine Région Bourgogne CMIT Laboratoires