14.6 : L'émergence de la pharmacorésistance

Objectifs d'apprentissage

• Décrivez comment le test de diffusion sur disque Kirby-Bauer permet de déterminer la sensibilité d'un microbe à un médicament antibactérien.
• Expliquer l'importance de la concentration minimale inhibitrice et de la concentration bactéricide minimale par rapport à l'efficacité d'un médicament antimicrobien.

Il est important de tester l'efficacité des médicaments antimicrobiens contre des organismes spécifiques pour identifier leur spectre d'activité et la posologie thérapeutique. Ce type de test, généralement décrit sous le nom de test de sensibilité aux antimicrobiens (AST), est généralement réalisé dans un laboratoire clinique. Dans cette section, nous aborderons les méthodes courantes de test de l'efficacité des antimicrobiens.

Le test de diffusion sur disque Kirby-Bauer

Le test de diffusion sur disque Kirby-Bauer est utilisé depuis longtemps comme point de départ pour déterminer la sensibilité de certains microbes à divers médicaments antimicrobiens. Le test Kirby-Bauer commence par une plaque de gélose Mueller-Hinton sur laquelle une pelouse confluente est inoculée avec le pathogène bactérien isolé d'un patient. Des disques en papier filtre imprégnés de quantités connues de médicaments antibactériens à tester sont ensuite placés sur la plaque de gélose. Au fur et à mesure que l'inoculum bactérien se développe, l'antibiotique diffuse du disque circulaire dans la gélose et interagit avec les bactéries en croissance. L'activité antibactérienne est observée sous la forme d'une zone circulaire claire d'inhibition autour du disque imprégné de médicament, similaire à l'essai par diffusion sur disque. Le diamètre de la zone d'inhibition, mesuré en millimètres et comparé à un graphique standardisé, détermine la sensibilité ou la résistance de la bactérie pathogène au médicament.

Plusieurs facteurs déterminent la taille d'une zone d'inhibition dans ce test, notamment la solubilité du médicament, le taux de diffusion du médicament dans la gélose, l'épaisseur du milieu gélosé et la concentration du médicament imprégné dans le disque. En raison du manque de standardisation de ces facteurs, l'interprétation du test de diffusion sur disque de Kirby-Bauer ne fournit que des informations limitées sur la sensibilité et la résistance aux médicaments testés. L'essai ne permet pas de faire la distinction entre les activités bactériostatiques et bactéricides, et les différences de taille des zones ne peuvent pas être utilisées pour comparer la puissance ou l'efficacité des médicaments. La comparaison de la taille des zones à une carte normalisée ne fournira que des informations sur les antibactériens auxquels un pathogène bactérien est sensible ou résistant.

Exercice\(\PageIndex{1}\)

Comment utiliser les informations issues d'un test de Kirby-Bauer pour prédire l'efficacité thérapeutique d'un médicament antimicrobien chez un patient ?

Antibiogrammes : éliminer certaines conjectures liées aux ordonnances

Malheureusement, les maladies infectieuses ne prennent pas de temps pour travailler en laboratoire. Par conséquent, les médecins ont rarement le luxe d'effectuer des tests de sensibilité avant de rédiger une ordonnance. Ils s'appuient plutôt principalement sur les preuves empiriques (c'est-à-dire les signes et symptômes de la maladie) et sur leur expérience professionnelle pour faire des suppositions éclairées quant au diagnostic, aux agents responsables et au médicament les plus susceptibles d'être efficaces. Cette approche permet de commencer le traitement plus tôt afin que le patient n'ait pas à attendre les résultats des tests de laboratoire. Dans de nombreux cas, la prescription est efficace ; toutefois, à une époque où la résistance aux antimicrobiens augmente, il devient de plus en plus difficile de choisir le traitement empirique le plus approprié. Le choix d'un traitement empirique inapproprié met non seulement le patient en danger, mais peut également favoriser une plus grande résistance au médicament prescrit.

Des études récentes ont montré que les antibiogrammes sont des outils utiles dans le processus de prise de décision concernant le choix du traitement empirique approprié. Un antibiogramme est une compilation de données locales sur la sensibilité aux antibiotiques, ventilées par bactérie pathogène. Dans une étude publiée en novembre 2014 dans la revue Infection Control and Hospital Epidemiology, des chercheurs ont déterminé que 85 % des ordonnances commandées dans des établissements de soins infirmiers qualifiés avaient été décidées de manière empirique, mais que seulement 35 % de ces ordonnances étaient jugées appropriées par rapport à identification éventuelle de l'agent pathogène et profil de sensibilité obtenu auprès du laboratoire clinique. Toutefois, dans un établissement de soins infirmiers où l'utilisation d'antibiotiques a été mise en œuvre pour orienter la sélection du traitement empirique, le caractère approprié du traitement empirique est passé de 32 % avant la mise en œuvre de l'antibiogramme à 45 % après la mise en œuvre des antibiotiques. ¹ Bien que ces données soient préliminaires, elles suggèrent que les établissements de santé peuvent réduire le nombre de prescriptions inappropriées en utilisant des antibiogrammes pour sélectionner un traitement empirique, ce qui bénéficierait aux patients et minimiserait les risques de développement d'une résistance aux antimicrobiens.

Essais de dilution

Comme nous l'avons vu, les limites du test de diffusion sur disque Kirby-Bauer ne permettent pas de comparer directement les propriétés antibactériennes afin de déterminer le meilleur choix thérapeutique. Toutefois, des tests de dilution antibactériens peuvent être utilisés pour déterminer la concentration minimale inhibitrice (CMI) d'un médicament en particulier, la plus faible concentration du médicament qui inhibe la croissance bactérienne visible, et la concentration bactéricide minimale (MBC), la plus faible concentration du médicament qui tue ≥ 99,9 % de l'inoculum de départ . La détermination de ces concentrations permet d'identifier le médicament approprié pour un agent pathogène particulier. Pour l'essai de dilution du macrobouillon, une série de dilutions du médicament dans du bouillon est réalisée dans des tubes à essai et le même nombre de cellules d'une souche bactérienne d'essai est ajouté à chaque tube (Figure\(\PageIndex{1}\)). La CMI est déterminée en examinant les tubes afin de trouver la plus faible concentration de médicament qui inhibe la croissance visible ; elle est observée sous forme de turbidité (turbidité) dans le bouillon. Les tubes ne présentant aucune croissance visible sont ensuite inoculés sur du milieu gélosé sans antibiotique pour déterminer le MBC. En général, les taux sériques d'un antibactérien doivent être au moins trois à cinq fois supérieurs à la CMI pour le traitement d'une infection.

Figure\(\PageIndex{1}\) : Dans un test de dilution, la plus faible dilution qui inhibe la turbidité (turbidité) est la CMI. Dans cet exemple, la CMI est de 8 μg/mL. Le bouillon provenant d'échantillons sans turbidité peut être inoculé sur des plaques dépourvues de médicament antimicrobien. La dilution la plus faible qui tue ≥ 99,9 % de l'inoculum de départ est observée sur les plaques est le MBC. (crédit : modification de l'œuvre de Suzanne Wakim)

Le test MIC peut également être réalisé à l'aide de plateaux de microdilution à 96 puits, qui permettent l'utilisation de petits volumes et de dispositifs de distribution automatisés, ainsi que le test de plusieurs antimicrobiens et/ou microorganismes dans un seul plateau (Figure\(\PageIndex{2}\)). Les CMI sont interprétées comme la plus faible concentration inhibant la croissance visible, de la même manière que pour la dilution du macrobouillon dans des tubes à essai. La croissance peut également être interprétée visuellement ou à l'aide d'un spectrophotomètre ou d'un dispositif similaire pour détecter la turbidité ou un changement de couleur si un substrat biochimique approprié qui change de couleur en présence de croissance bactérienne est également inclus dans chaque puits.

Figure\(\PageIndex{2}\) : Un plateau de microdilution peut également être utilisé pour déterminer les CMI de plusieurs médicaments antimicrobiens en un seul essai. Dans cet exemple, les concentrations du médicament augmentent de gauche à droite et les rangées contenant de la clindamycine, de la pénicilline et de l'érythromycine ont été indiquées à gauche de la plaque. Pour la pénicilline et l'érythromycine, les concentrations les plus faibles qui ont inhibé la croissance visible sont indiquées par des cercles rouges et étaient de 0,06 μg/mL pour la pénicilline et de 8 μg/mL pour l'érythromycine. Pour la clindamycine, une croissance bactérienne visible a été observée à chaque concentration allant jusqu'à 32 μg/mL et la CMI est interprétée comme étant > 32 μg/mL. (source : modification des travaux des Centres pour le contrôle et la prévention des maladies)

Le test E est une méthode alternative utilisée pour déterminer la CMI et est une combinaison des méthodes de test de diffusion sur disque Kirby-Bauer et de dilution. À l'instar du test de Kirby-Bauer, une pelouse confluente d'un isolat bactérien est inoculée à la surface d'une plaque de gélose. Plutôt que d'utiliser des disques circulaires imprégnés d'une seule concentration de médicament, des bandes de plastique disponibles dans le commerce contenant un gradient d'antibactérien sont placées sur la surface de la plaque de gélose inoculée (Figure\(\PageIndex{3}\)). Au fur et à mesure que l'inoculum bactérien se développe, l'antibiotique se diffuse à partir des bandes de plastique dans la gélose et interagit avec les cellules bactériennes. Comme le taux de diffusion du médicament est directement lié à la concentration, une zone d'inhibition elliptique est observée avec le gradient de médicament Etest, plutôt qu'une zone circulaire d'inhibition observée avec le test de Kirby-Bauer. Pour interpréter les résultats, l'intersection de la zone elliptique avec le gradient sur la bandelette contenant le médicament indique la CMI. Comme plusieurs bandelettes contenant différents antimicrobiens peuvent être placées sur la même plaque, la CMI de plusieurs antimicrobiens peut être déterminée simultanément et directement comparée. Cependant, contrairement aux méthodes de dilution du macrobouillon et du microbouillon, le MBC ne peut pas être déterminé à l'aide de l'Etest.

Figure\(\PageIndex{3}\) : L'Etest peut être utilisé pour déterminer la CMI d'un antibiotique. Dans ce test E, il a été démontré que la vancomycine a une CMI de 1,5 μg/mL contre Staphylococcus aureus.

Exercice\(\PageIndex{2}\)

Comparez et contrastez MIC et MBC.

Orientation clinique : résolution

Les infections urinaires de Marisa ont probablement été causées par les cathétérismes qu'elle a subis au Vietnam. La plupart des bactéries responsables des infections urinaires font partie du microbiote intestinal normal, mais elles peuvent provoquer des infections lorsqu'elles sont introduites dans les voies urinaires, comme cela a pu se produire lors de l'insertion du cathéter. Sinon, si le cathéter lui-même n'était pas stérile, des bactéries présentes à sa surface auraient pu être introduites dans le corps de Marisa. Le traitement antimicrobien que Marisa a reçu au Cambodge peut également avoir été un facteur de complication, car il a peut-être été sélectionné pour les souches résistantes aux antimicrobiens déjà présentes dans son corps. Ces bactéries auraient déjà contenu des gènes de résistance aux antimicrobiens, acquis par mutation spontanée ou par transfert horizontal de gènes, et présentaient donc le meilleur avantage évolutif en termes d'adaptation et de croissance en présence du traitement antimicrobien. Par conséquent, l'une de ces souches résistantes a peut-être été introduite ultérieurement dans ses voies urinaires.

Des tests de laboratoire effectués au CDC ont confirmé que la souche de Klebsiella pneumoniae provenant de l'échantillon d'urine de Marisa était positive pour la présence de NDM, une carbapénémase très active qui commence à apparaître comme un nouveau problème de résistance aux antimicrobiens. Bien que les souches NDM positives soient résistantes à un large éventail d'antimicrobiens, elles se sont révélées sensibles à la tigécycline (apparentée structurellement à la tétracycline) et aux polymyxines B et E (colistine).

Pour éviter que son infection ne se propage, Marisa a été isolée des autres patients dans une pièce séparée. Il a été conseillé à tout le personnel de l'hôpital qui interagissait avec elle de suivre des protocoles stricts pour prévenir la contamination des surfaces et Cela inclurait des pratiques d'hygiène des mains particulièrement strictes et une désinfection soigneuse de tous les objets entrant en contact avec elle.

L'infection de Marisa a finalement répondu à la tigécycline et a fini par disparaître. Elle a obtenu son congé quelques semaines après son admission, et un échantillon de selles de suivi a révélé que ses selles étaient exemptes de K. pneumoniae contenant du NDM, ce qui signifie qu'elle n'était plus porteuse de la bactérie hautement résistante.

Concepts clés et résumé

• Le test de diffusion sur disque Kirby-Bauer permet de déterminer la sensibilité d'un microorganisme à divers médicaments antimicrobiens. Cependant, les zones d'inhibition mesurées doivent être mises en corrélation avec des normes connues afin de déterminer la sensibilité et la résistance, et ne fournissent pas d'informations sur l'activité bactéricide par rapport à l'activité bactériostatique, ni ne permettent de comparer directement l'activité des médicaments.
• Les antibiogrammes sont utiles pour suivre les tendances locales en matière de résistance/sensibilité aux antimicrobiens et pour orienter la sélection appropriée d'un traitement antibactérien empirique.
• Il existe plusieurs méthodes de laboratoire permettant de déterminer la concentration minimale inhibitrice (CMI) d'un médicament antimicrobien contre un microbe spécifique. La concentration bactéricide minimale (MBC) peut également être déterminée, généralement dans le cadre d'une expérience de suivi de la détermination de la CMI à l'aide de la méthode de dilution par tube.

Notes

1. 1 J.P. Furuno et coll. « Utiliser des antibiotiques pour améliorer la prescription d'antibiotiques dans les établissements de soins infirmiers qualifiés. » Contrôle des infections et épidémiologie hospitalière 35 no. Fourniture S3 (2014) :S56—61.