Consommation des antibiotiques en Europe - 2001 - Ville (ESAC)

Consommation des antibiotiques en Europe - 2001 - Hôpital (ESAC)

Enquêtes Santé Protection sociale menées par la CNAM auprès des assurés sociaux

Enquêtes Santé Protection sociale menées par la CNAM auprès des assurés sociaux

Facteurs d ’activité des antibiotiques Mécanismes de résistance Imperméabilité Modification de la cible Inactivation Hyper efflux Facteurs d ’activité des antibiotiques Mécanismes de résistance 4

Mode d’action des antibiotiques B-lactamines Glycopeptides Fosfomycine PAROI BACTERIENNE Porine (OMP) Quinolones Rifampicine Nitrofuranes Nitroimidazolés Aminosides Cyclines Macrolides Phénicolés acide folique Sulfamides Trimetoprime

Résistance naturelle Caractéristiques propre à une espèce bactérienne Partagée par toutes les souches dites normales de l’espèce dit « phénotype sauvage » Espèces habituellement sensibles (RCP) Exemples : Escherichia coli résistant aux macrolides, aux glycopeptides Staphylococcus aureus résistant aux imidazolés, à la colistine Pneumocoque résistant aux aminosides

Résistance acquise Caractéristiques propre à certaines souches au sein d’une même espèce bactérienne « Phénotype résistant » Résulte d’une modification génétique: Mutation Acquisition d’un gène de résistance Exemples : E. coli résistant à l’ampicilline S. aureus résistant à la pénicilline Pneumocoque résistant à l’érythromycine

pénicillines, céphalosporines, penems Inhibiteurs de la synthèse de la paroi bactérienne ß-lactamines : pénicillines, céphalosporines, penems => inhibition des Protéines Liant la Pénicilline (PLP ou PBP) qui sont des transglycosylases, transpeptidases et carboxypeptidases Glycopeptides : Vancomycine, teicoplanine => fixation sur le dipeptide terminal D-alanyl-D-alanine Autres antibiotiques : Fosfomycine, Bacitracine

Paroi Gram +

Paroi Gram -

Structure simplifiée du peptidoglycane de Staphylococcus aureus

Réaction de transpeptidation au cours de la synthèse du peptidoglycane de S. aureus. La liaison peptidique D-Ala-D-Ala est remplacée par une liaison D-Ala-Gly. NAM : acide N-acétyl muramique; N-acétyl glucosamine

Les Béta-lactamines : structure Clavams, inhibiteur de B-lactamase ex. acide clavulanique Les pénicillines ex. pénicilline ampicilline Céphalosporines ex. cefotaxime ceftazidime Oxacephems ex. moxalactam Carbapenem ex. imipénème Monobactams Ex. aztreonam

Analogie stérique entre la pénicilline G et le dipeptide terminal D-Ala-D-Ala du pentapeptide

Résistance bactérienne aux b-lactamines : les b-lactamases Mécanisme le plus fréquent Enzymes qui hydrolysent les b-lactamines ( )

Inactivation des B-lactamines par les B-lactamases ex Inactivation des B-lactamines par les B-lactamases ex. pénicillinase vs pénicilline

Site actif de la BLSE TEM-52 antibiotique SER238 LYS104 Glu240

Pneumocoque : résistance acquise Définition de la moindre sensibilité et de la résistance au béta-lactamines chez le pneumocoque : Pénicilline G : S < 0,125mg/l 0,1 I  1mg/l R > 1mg Amoxicilline : S  0,5mg/l R > 2mg/ Cefotaxime : S  0,5mg/l R> 2mg/l

Pneumocoque: résistance acquise (%) le pourcentage de souches résistantes varie en fonction de l’âge (et de la région) 0.5 0.6 Rifampicine 36 51 42 Co-trimoxazole 48 72 58 Erythromycine 15 26 19 (R = 0,2) Cefotaxime I+R 25 40 29 (R = 2) Amoxicilline I+R 46 71 55 (R = 14) Pénicilline G I+R Adultes Enfants Moyenne

Inhibiteurs de la synthèse des acides nucléiques (ADN, ARN) Réplication de l’ADN : ADN => ADN Quinolones : acide nalidixique, ciprofloxacine Novobiocine et coumermycine =>inhibition des topoisomérases (ADN gyrase et topoisomérase IV) Transcription de l’ADN : ADN => ARN Rifamycines : rifampicine, rifabutine => inhibition de ARN polymérase (fixation sur sous-unité Beta Synthèse de l’acide folique => bases Sulfamides : sulfaméthoxazole, sulfadiazine Trimethoprime + sulfamides = cotrimoxazole (BACTRIM) Toxicité directe sur l’ADN Nitroimidazolés : composés réduits interfèrent avec la biosynthèse de la thymine et entraînent des coupures de l’ADN Nitrofuranes : idem

Quinolones : mode d’action Paroi bactérienne Topoisomérase II ADN Gyrase Gyr A Voie des porines Double hélice d’ADN Gyr B Mg2+ Voie du LPS Mg2+ Par C Topoisomérase IV Par E Double hélice d’ADN

Mecanismes de resistance aux quinolones Diminution de la perméabilité Efflux Modification des cibles Qnr gyrase N-acetyl- topoisomerase IV Protection des cibles Acétylation adapted from Peter Heisig

Etapes d‘acquisition de la résistance aux quinolones chez E. coli CMI [mg/l] Ciprofloxacine acide nalidixique 0.015 4 0.5 256 Nal R 2 1,024 Cip I 64 >2,048 Cip R Mécanisme (mutation) sauvage mutation ADN gyrase (gyrA ou gyrB) Mutant 1ère étape Efflux ou pénétration (acrB ou marR) Mutant 2ème étape 2ème mutation gyrase ou topoisomérase IV (parC ou parE) Mutant 3ème étape

Antibiotic resistance Superoxide stress response acrAB micF sodA fpr soi DNA repair nfo Metabolism zwf fumC pH response inaA Translation rpsF

The four classes of bacterial drug efflux pumps substrate H+ H+ substrate substrate ATP ADP substrate MFS SMR ABC RND

Hypothetical model of efflux systems in P. aeruginosa from H. Nikaido J. Bacteriol. Oct 1996 178, 5853-5859

Sulfamides 2,4 aminopyridines Trimétoprime pyriméthamine Sulfaméthoxazole Sulfadiazine Prontosil Dapsone

Mode d’action des sulfamides et des 2,4 aminopyridines DHFR DHPS DHFR Acide folique chez cellules eucaryotes

Sulfamides et 2,4 aminopyridines Sulfamides : 1er antibactérien découvert par Domagk 1935 Antibactériens de synthèse Large spectre antimicrobien : bactéries et protozoaires (Plasmodium, Toxoplasma) Bactéricide Pas d’effet sur les cellules eucaryotes pour les sulfamides

Mécanismes de résistance aux sulfamides et aux 2,4 aminopyridines Imperméabilité (porines) Rproduction de DHPS Modification de DHPS (mutations 53 et 55) DHPS résistantes integron sul1 Trimétoprime Imperméabilité (porines) Auxotrophie pour la thymine Rproduction de DHFR DHFR résistante integron dhfr1 et dhfr2

Antibiotiques inhibiteurs de la synthèse protéique

Inhibiteurs de la synthèse des protéines Sous-unité 30S du ribosome Aminosides : gentamicine, amikacine Sous-unité 50S Macrolides (érythromycine, clarithromycine) Lincosamides (clindamycine) et Streptogramines (pristinamycine) : fixation sur l’ARN 23S (domaines V et II) Phénicolés : chloramphenicol, thiamphenicol => inhibition de la fixation de l’aminoacyl-tARN + inhibition de la peptidyltransférase Tétracyclines : doxycycline, minocycline => inhibition de la fixation de l’aminoacyl-tARN Acide fusidique : inhibition du facteur d’élongation EF-G

Macrolides et apparentés Mécanisme d’action : Fixation au niveau de ARNr 23S de la sous unité 50S du ribosome => inhibition de la synthèse protéique par blocage des transferts peptidiques Mécanisme de résistance : Modification de la cible par méthylation de l’ARNr 23S de la sous unité 50S (erm) Résistance enzymatique par estérase et phospho- transférase chez les entérocoques Efflux (mef)

Résistance aux macrolides par mutation ou méthylation de l’Arn 23s

TOP-TEN des bactéries multi-résistantes (BMR) SARM: Staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) résistant à la méticilline => R toutes B-lactamines PSDP et PRDP: Pneumocoque (Streptococcus pneumoniae) de sensibilité diminuée ou résistant à la pénicilline => I toutes B-lactamines VRE: entérocoque (Enterococcus faecalis ou faecium) résistant à la vancomycine (+teicoplanine) BLSE: bacille à Gram négatif (entérobactéries le plus souvent) producteurs de B-lactamase à spectre étendu -> R aux C3G MDR-TB: bacille de la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis) résistant à l’isoniazide et à la rifampicine Acinetobacter (A. baumannii) résistant à l’imipénème Bacille pyocyanique (Pseudomonas aeruginosa) résistant à tous les ATB sauf la colimycine Gonocoque (Neisseiria gonorrhoae) producteur de B-lactamase et résistant à la ciprofloxacine GISA: Staphylocoque doré résistant résistant aux glycopeptides (vancomycine et teicoplanine) Salmonella enterica Typhimurium DT104 résistantes à de nombreuses familles d’antibiotiques

Nombre de cas de tuberculose multirésistante en France et Ile de France : 1992-2002 79 Cas / an 48 28 41 année

*numérotation des codons utilisée chez E.coli Mécanisme de résistance à la rifampicine chez Mycobacterium tuberculosis Mutations ponctuelles dans la région 507 - 533* de rpoB, codant la sous-unité b de l’ARN polymérase 511 513 516 521 526 531 533 Leu Gln Asp Ser His Ser Leu Pro Leu Pro Tyr Val Leu Tyr Asp Arg Leu Leu Trp Pro Pourcentage des mutations parmi souches Rif-R 10% 35% 45% *numérotation des codons utilisée chez E.coli Telenti 1993, Honore 1993, Williams 1994 et 1998, Musser 1995, 1998

Support génétique de la résistance Chromosome: Sélection de mutant résistant => transmission verticale (par filiation) Transformation et Recombinaison par gènes R étrangers chez bactéries naturellement transformables (pneumocoque, gonocoque) => transmission horizontale (d’une bactérie à une autre) Plasmide ou élément génétique transférable: Conjugaison Transposition Transmission horizontale et verticale

Schéma de sélection de mutants résistants Foyer infectieux   ATB bactérie sensible bactérie résistante à l’antibiotique [C] locale   Facteurs favorisants Population bactérienne normale Population bactérienne devenue résistante

dans le gène d‘une cible 1 mutant pour 10 à 100 millions de bactéries Mode d‘acquisition de la résistance aux quinolones = mutation chromosomique Mutation ponctuelle dans un gène régulateur pour l‘accumulation Mutation ponctuelle dans le gène d‘une cible Serine-83 in gyrA marR, mexR _ + (Thr) A (Stop) A (Ser) A marO marR marA marB (Ala) G (Ser) C T C G marC (Pro) C (Trp) G (Leu) T (Ser) T Fréquence de mutation : 1 mutant pour 10 à 100 millions de bactéries

Sélection* in vivo de mutants résistants lors du traitement par quinolones d'infections tissulaires * Dépend de la taille de la population bactérienne, de la localisation de l'infection, de l'état des défenses immunitaires

Prévention de la résistance ex. Quinolones Modèle des antibiotiques pour lesquels la résistance est acquise par sélection de mutant résistant : Pas de monothérapie sur staphylocoques, streptocoques, pyocyanique, Acinetobacter, mycobactéries, entérobactéries nal-R Résistance croisée entre les différentes quinolones Utiliser la quinolone la plus active sur la bactérie en cause et à une posologie élevée (Cmax /CMI > 10 ou AUC/CMI > 100)

Impact des antibiotiques sur les flores Sélection de E Impact des antibiotiques sur les flores Sélection de E. coli fécal résistant au triméthoprime (support plasmidique) sous traitement oral par triméthoprime ou cotrimoxazole 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 - 0 - Total placebo SMZ-TMP TMP Log CFU de BGN / g de selles R prophylaxie l l l l l 0 1 2 3 4 semaines d’étude Murray et al, NEJM, 1982, 306 : 130

(Réseau Aforcopi-Bio 2000) Résistance (%) de Escherichia coli isolé des infections urinaires communautaires, selon les antécédents d’antibiothérapie (Réseau Aforcopi-Bio 2000) -lactamines Quinolones < 6 mois < 6 mois oui non oui non n = 66 n = 340 n = 56 n = 354 AMX 59 36 36 40 AMC 59 33 41 38 NAL 17 13 37 9 CIP 6 6 22 3 www.onerba.org

Résistance aux aminopénicillines chez Escherichia coli en 2003 (EARSS) www.earss.rivm.nl

Résistance aux céphalosporines de 3ème génération chez Escherichia coli en 2003 (EARSS) www.earss.rivm.nl

Staphylococcus aureus : fréquence de la résistance acquise 27 2 Gène mecA chromosomique PéniR-MetiR 66 80 Pénicillinase plasmidique PéniR-Metis 7 20 Aucun PéniS-MetiS Hôpital (%) Ville Mécanisme de résistance Phénotype

Prevalence de la résistance à la méticilline (SARM) chez Staphylococcus aureus isolé des hémocultures en Europe (EARSS) 1999-2001

Traitement des infections à staphylocoques 1ère intention Souche Péni – S => Pénicilline G Souche Péni - R Méti – S (SASM) => Oxa ou cloxacilline (ou céfalotine ou céfamandole) Souche Péni- R Méti- R (SARM) => Vancomycine ou teicoplanine

Evolution de la sensibilité aux antibiotiques des SARM Réseau AP-HP (Collégiale de Paris) 1993-2002

% de SARM chez S.aureus dans les bactériémies : stratification Réseaux AZAY et Ile de France 2002 CHU 33,3 Délai prélev/adm CHG 33,6 1ère semaine 26 <1000 lits 32,7 2ème semaine 29 >1000 lits 33,7 3-4 èmes semaines 43 Homme 33,2 >4 ème semaine 59 Femme

SARM « communautaires » Très récemment, en France et dans de nombreux pays européens, USA, Australie Préférentiellement dans les populations de faible niveau socio-économique Fort potentiel épidémique et de virulence qui s'est traduit par des épidémies dans des collectivités fermées (prisons, écoles) et dans des hôpitaux (ex : épidémie dans les Côtes d’Armor). 1 clone en France mais plusieurs dans le Monde (Vandenesh, Emerg Infect Dis 2003)

SARM « communautaires » SARM produisant la leucocidine (toxine) de Panton-Valentine Infections cutanées nécrotiques (furoncle, anthrax, panaris, abcès, mastite) et pneumonies nécrosantes chez les enfants Ces infections nécessitent parfois un drainage chirurgical et peuvent récidiver

Incidence pour 100 admissions des SARM et EBLSE Hôpitaux de court séjour, AP-HP (1996-2003)

Distribution (%) des EBLSE selon l'espèce Hôpitaux de court séjour, AP-HP (1996-2003)

Evolution de la résistance à l’acide nalidixique et à la ciprofloxacine chez les entérobactéries CHU Henri Mondor 1969-2003 C-J Soussy et P. Legrand

Co- Résistance entre les quinolones et les autres antibiotiques ex Co- Résistance entre les quinolones et les autres antibiotiques ex. enterobactéries Robert et al. CMI 2001, 7:1-9

Lien entre résistance naturelle et acquise Streptocoque A : Naturellement S à la pénicilline Pas de résistance acquise à la pénicilline Pseudomonas aeruginosa Naturellement résistant à la majorité des pénicillines et des céphalosporines 30% de Résistance acquise aux ceftazidime, imipénème et tazocilline