Antibiotiques - DCEM1Objectif 1: classification-Mcanismes daction-Mcanismes de rsistances-Notion de spectre dactivitObjectif 2: mesure de lactivit des antibiotiques-Notion de phnotype de rsistance. Objectif 173 Prescription et surveillance dun traitement antibiotique Objectif 3: application aux principales infections. Objectifs 77 Infections ORL, 86 Infections broncho-pulmonaires, 91 Infections nosocomiales, 93 Infections urinaires, 96 Mningites infectieuses.. Cours Dr Thierry Fosse/Dr Olivier Orgioni octobre 2007

Antibiotiques (1)- Les antibiotiques ont une activit spcifique en touchant des cibles propres aux bactries. Ces substances sont actives faible dose (0,01 1 mg/l) par voie orale ou parentrale et ne sont pas ou peu toxiques pour l'organisme humain. Cependant comme tout mdicament un antibiotique peut parfois provoquer un effet secondaire (terrain individuel, dose, interaction ...). - Au contraire les antiseptiques agissent de plus fortes concentrations et de manire moins spcifique. Ils sont ainsi administrs seulement de manire externe sur la peau et les muqueuses.

Antibiotiques (2)Certaines bactries prsentent une rsistance naturelle . On peut ainsi dfinir le spectre d'un antibiotique ou activit vis--vis des souches "normales".Certaines bactries prsentent une rsistance acquise vis--vis de un ou plusieurs antibiotiques. La pression de slection augmente le nombre bactries porteuses de mcanismes de rsistance. Ce phnomne a bien t mis en vidence au moment de l'introduction de la pnicilline en thrapeutique et de la diffusion rapide, en quelques annes, de souches de staphylocoques scrtrices de pnicillinase.

Staphylococcus aureus pniS et PniR

Evolution S.aureus pniRHpital - Communaut

Mesure de lactivit des antibiotiques ( rle du laboratoire sance 2)CMI (concentration minimale inhibitrice) plus faible concentration---> absence de culture visible

CMI base de lactivit dun antibiotique

CMB (concentration minimale bactricide) plus faible concentration---> moins de 0,01% survivants

Permet de dfinir les antibiotiques bactriostatiques (CMB/CMI > 4 ) et les antibiotiques bactricides (CMB/CMI = 1 4 maximum)

32 16 8 4 2 1 0EDCBATF

Figure 1Bactriostase-Bactricidie

Mode daction des antibiotiques1 Inhibition synthse paroi bactrienne1 Inhibition synthse membrane cytoplasmique1 Inhibition synthse des protines1 Inhibition rplication ouTranscription ADN

Mode daction des antibiotiques:A. Synthse paroi bactrienneBta-lactamines, Glycopeptides, FosfomycineB. Synthse des protines: Aminosides, Cyclines, ChloramphnicolMacrolides-Lincosamides-synergistines-KtolidesAcide fusidique, Oxazolidone

C. Membrane cytoplasmiquePolymyxines D. RNA polymerase DNA dpendanteRifamycinesE. DNA gyrase (rplication)Quinolones F. Mtabolisme acide foliqueTrimthoprime + sulfamthoxazole

I. Mcanismes de rsistanceA. Mutations chromosomiques1. Modification enzymes ou production haut niveau2. Diminution de lentre (membrane externe ou membrane cytoplasmique)3. Modification mtaboliqueB. Acquisition de gnes de rsistances (plasmides & transposons)1. Inactivation ou modification enzymatique2. Modification mtabolique

Echanges gntiquesPseudomonasEntrobactriesVibrion cholriqueCampylobacterStaphylocoquesEnterocoquesStreptocoquesPneumocoquesAnarobies

Mcanismes transferts gntiquesTransformationADN libreTransductionADN transmis par phageConjugaisonPlasmidesTransposons

Dissmination plasmides

A. Pnicilline G/V Streptocoques, S.aureus bla-Coques G- , B+B. Ampicilline/amoxicilline idem A + E.coli bla-, Haemophilus bla-

C. Carbnicilline/ticarcilline E.coli, E.cloacae, P.aeruginosa bla-

D. Pipracilline idem C + streptocoques, Entrocoques

E. Mticilline (mti)/oxacilline S.aureus bla+ mtiS

I. PnicillinesNSR1COOHOL'acide 6-aminopnicillanique est le noyau de base des pnicillines. Il peut tre substitu par acylation sur sa fonction amine pour donner naissance des drivs qui se distinguent par la stabilit, la pharmacocintique, le spectre et la rsistance aux -lactamases (bla)

-lactamases (pnicillinase)

A. Cphalosporines 1er gn.S.aureus bla+, E.coli bla+

B. Cphalosporines 2me gn.Activit intermdiaire C1g-C3gCfoxitine: Bacteroides fragilis

C. Cphalosporines 3me gn.Cfotaxime: E.coli bla+, Klebsiella bla+, Enterobacter cloacaeCeftazidime: P.aeruginosaII. CphalosporinesLes cphalosporines ont pour noyau commun l'acide 7-amino cphalosporanique. Rsistance habituelle aux pnicillinases (C1g, C2g, C3g) et aux cphalosporinases de base (C3g).

NSR1R2COOHO

C. Carbapnmes.Imipnme (Thinam): E.coli bla+, Klebsiella bla+, Enterobacter cloacae, P.aeruginosaBacteroides fragilisStreptocoquesS.aureus bla+ mtiS

B. Monobactams.Azthronam (Azactam): E.coli bla+, Klebsiella bla+, Enterobacter cloacae, P.aeruginosa

Inactif sur Gram+

Carbapnmes et monobactams NCR1COOHONR1O

A. Amoxicilline+ac.clavulanique Streptocoques, E.coli bla+, Klebsiella bla+Bacteroides fragilis, Haemophilus bla+ B. Ticarcilline +ac.clavulanique E.coli bla+, E.cloacae, P.aeruginosa bla+,Bacteroides fragilis C. Pipracilline+tazobactam idem B + streptocoques, EntrocoquesAssociations pnicillines + inhibiteurs de bta-lactamasesNSCOOHOC-CH2OHForte affinit pour les pnicillinases mais pas les cphalosporinases. Activit antibactrienne propre faible.

PLPS: Protines Liant les Pnicillines situes sur le versant externede la membrane cytoplasmique (PLP 1a, 1b, 2, 3..). Activit enzymatique indispensable dans le cadre synthse du peptidoglycan (transpeptidase, transglycosylase..). II. Mcanismes daction des bta-lactamines (suite) A. Inhibition synthse peptidoglycan (liaison PLPs*) B. Inhibition transpeptidase

III. Modes de rsistance aux bta-lactaminesA. Bta-lactamases Chromosomiques (rgulation = production bas ou haut niveau, entrobactries du groupe 3)plasmidiques trs nombreusesB. Diminution affinit PLPs (mutation, modification, acquisition) S.aureus, S.pneumoniae, AcinetobacterC. Diminution permabilit ( mutation porines, efflux) souvent associ aux bta-lactamases (P.aeruginosa, Entrobactries multi-rsistantes)

Staphylococcus aureus rsistant la mticilline (SARM)

Entrobactries: phnotypes de base1 W sauvage E.coli (50%), Shigella sp., Salmonella sp. (90%), Proteus mirabilis (80%)2 Pase Pnicillinase BN E.coli (40%), P.mirabilis (20%) R acquise, Klebsiella pneumoniae R naturelle3 Pase HN pnicillinase haut niveau E.coli (10%)4 Case BN cphalosporinase R naturelle E.cloacae, Citrobacter sp., Serratia sp.5 Case HN cphalosporinase produite haut niveau E.cloacae (20%)6 BLSE E.coli 2%, K.pneumoniae 5%, E.aerogenes 20%

W

Pase BN

Pase HN

Case BN

Case HN

BLSE

Amoxicilline

S

R

R

R

R

R

AmoxClav

S

S

I

R

R

S

Ticarcilline

S

R

R

S

I/R

R

Cfalotine

S

S

I

R

R

R

Cfotaxime

S

S

S

S

I/R

R

Imipnme

S

S

S

S

S

S

A. Oxacilline/Cloxacilline. Infections Staphylococcus aureusB. Amoxicilline. Pneumopathie pneumocoque C. Cphalosporines 3me gnration . Pneumopathies nosocomiales BGN V. Indications cliniques (exemples)

Glycopeptides: vancomycine et teicoplanineMcanisme daction: Inhibition longation du peptidoglycan

Mcanisme de rsistance: anomalies peptidoglycan.Concerne S.aureus GISA et entrocoques (VRE)

FosfomycineMode action: inhibe la synthse de la paroi bactrienne. Par analogie avec le phosphonolpyruvate la fosfomycine inhibe la pyruvate-UDP-N-actylglucosamine-transfrase et ainsi bloque la formation d'acide N-actylmuramique (peptidoglycane).Mode de rsistance: diminution pntration intracytoplasmique par inactivation du transport actif aprs mutation chromosomique. Le taux lev de mutation impose lutilisation de la fosfomycine en association. Indications: infections svres S.aureus ou bacilles Gram ngatif.

AminosidesA. StreptomycineB. AmikacineC. GentamicineD. TobramycineE. SisomicineF. NetilmicineG. KanamycineH. NeomycineI. spectinomycine

Mcanisme daction A. Inactivation enzymatiqueB. Diminution permabilit (Porines)C. Mutations sous-unit RibosomeMcanismes de rsistanceInhibition synthse proteique1. Fixation sous-unit 30S ribosome2. Perturbe fortement lecture ARNm en provoquant un arrt synthse du peptide et lincorporation dacides amins incorrects. Antibiotiques bactridesUtilisables par voie parentrale essentiellement.

A. ErythromycineB. SpiramycineC. RoxythromycineD. AzithromycineE. ClarithromycineF. Tlithromycine* MacrolidesMcanisme daction:Inhibition de la synthse des proteines Fixation sous-unit 50S du ribosome2. Blocage translocation

Mcanismes de Rsistance aux macrolidesA. Modification (methylation ARN 23S) sur la sous-unit 50S du ribosome. La tlithromycine possde un groupe 3-kto la rendant non accessible ce mcanismes de rsistance. B. Diminution entre dans la celluleC. Hydrolyse par estrases

A. LincomycineB. ClindamycineI. Mcanisme dactionInhibition de la synthse des proteines 1. Fixation sous-unit 50S du ribosome2. Blocage de lactivit de la peptidyltransferase A. Modification (methylation ARN 23S) sur la sous-unit 50S du ribosome.B. Diminution entre dans la celluleII. Mcanisme de RsistanceV. Indications cliniques Lincosamides (exemples)A. Infections bactries anarobies (cutanes, mal plantaire..)B. Infections Staphylococcus aureus.Voies orales et IVLincosamides

Streptogramines

Association de deux drivs proches des macrolides inhibent la synthse des protines par fixation la sous-unit 50S du ribosome.Pristinamycines (A + B) voie orale utilisable pour les infections cutanes S.aureus.Quinupristine + dalfopristine (Synercid voie IV). Association active sur S.aureus rsistant la mticilline et de sensibilit diminue aux glycopeptides (GISA). Traitement de recours des infections GISA.

A. Inhibe synthse proteiqueB. Liaison sous-unit 30S ribosome subunit. Empche fixation aminoacyl tRNA au site accepteur site sur le ribosomeA. Diminution entre et augmentation sortie active (efflux)B. Diminution fixation au ribosomeTtracyclines

Acide fusidiqueLacide fusidique inhibe la synthse protique, en se fixant au facteur d'longation EF-G de la traduction, ce qui empche la fixation des amino-acyl-ARNt.Taux de mutation lev: utiliser en association.Indications cliniques: infections S.aureus.

OxazolidinonesLe premier reprsentant de cette nouvelle famille dantibiotique est le linzolide (Zyvox). Mcanisme daction: synthse des proteines (site assemblage fMet-tRNA avec mRNA au niveau des deux sous-units ribosomales. Ce mcanisme est spcifique car les eucaryotes nutilisent pas le fMet en dbut de traduction.Indications cliniques: infections bactries gram + multirsistantes (en particulier S.aureus mtiR de sensibilit rduite aux glycopeptides ou GISA)

A. Inhibition synthse proteiqueB. Liaison sous-unit 50S ribosome, inhibe fixation aminoacyl tRNAA. Inactivation Enzymatique par chloramphenicol acetyltransferasesB. Diminution permabilitC. Mutation cible ribosomaleMcanismes de rsistanceMcanismes dactionChloramphnicolIndications cliniques limites (toxicit hmatologique)

QuinolonesA. Acide nalidixiqueB. NorfloxacineC. Ciprofloxacine D. OfloxacineE. LvofloxacineF. Moxifloxacin G. SparfloxacineI. Mcanisme dactionA. Inhibition sous-unit alpha DNA gyrase (topoisomerase II)II. Mcanisme de RsistanceA. Mutation DNA gyraseB. Diminution pntration intra-cellulaire

V. Indications cliniques Quinolones (exemples)A. Infections respiratoires3. Surinfection bronchite chronique4. Pneumopathie communautaire (Lvofloxacine, moxifloxacine), nosocomiale (ciprofloxacine)B. Infections urinaires (+++)1. Cystites (Acide nalidixique, Norfloxacine)2. Pylonphrites3. ProstatitesC. Infections osseusesD. Diarrhes bactries entro-invasivesE. Infections sexuellement transmissibles (MST)Gonocoque, Chlamydiae, Mycoplasmes...

Mode daction. Inhibe transcription (ARN polymrase AND dpendante)Mode de rsistance. Mutation ARN polymrase. Antibiotique utiliser en associationRifamycines

Mcanismes dactionA. Inhibition formation acide foliqueB. Effect synergique sulfamides et trimethoprime en agissant sur la mme voie de synthse acide foliqueMcanismes de rsistancesA. Production leve acide para-aminobenzoiqueB. Modification dehydropteroate synthtaseC. Mutation dihydrofolate reductaseD. Production leve dihydrofolate reductaseE. Diminution permabilitSulfamides etTrimethoprime

Mtronidazole: activit importante sur les bactries anarobies par fragmentation ADNIndications cliniques: infections mixtes anarobies, utilis en association (pritonites, abcs du cerveau, pleursie purulente)

Rsistance naturelle (intrinsque) aux antibiotiques (1)

Rsistance naturelle (intrinsque) aux antibiotiques (2)

ComplmentsApplications cliniques, spectre activit et antiseptiques

A. penicillin V/ G1. Angine bactrienne (Streptocoque groupe A)2. Cellulite (Streptocoques, anarobies) 3. Syphilis (Treponeme)4. Endocardite Streptocoque (associ aminoside)5. Prophylaxie RAA B. Oxacilline/Cloxacilline1. Infections Staphylococcus aureusC. Amoxicilline1. infections respiratoires hautes (ORL)2. Pneumopathie pneumocoque D. Ticarcilline 1. Infections Pseudomonus aeruginosa V. Indications cliniques (exemples)

V. Indications cliniques (exemples)E. Cphalosporines 1re gnration 1. Infections respiratoires 2. Antibioprophylaxie chirurgie cardiaque et orthopdique F. Cphalosporines 2me gnration 1. Antibioprophylaxie chirurgie abdomino-pelvienne 2. Infections intraabdominales (cfoxitine) 3. Infections plviennesG. Cphalosporines 3me gnration 1. Pneumopathies nosocomiales BGN2. Bactrimies (BGN)3. Mningites4. Infections P.aeruginosa (Ceftazidime)5. Maladie de Lyme (B.burgdorferi)

V. Indications cliniques (exemples)H. imipnme (plus cilastatine) 1. Pneumopathies nosocomiales mixtes 2. Infections intra abdominales (Pritonites..) 3. Bactrimies4. Infections patients neutropniques fbriles5. Mningite bactrienne (mropnme)I. Clavulanate (plus amoxicilline ou ticarcilline) 1. Infections respiratoires (ORL et bronchites) 2. Pneumopathies nosocomiales (Claventin) 3. Infections cutanes et morsures (Augmentin) 4. Infections urinaires

V. Indications cliniques (exemples)A. Vancomycine - Infections svres:1. Bactrimies SAMR (Staphylococcus aureus mticilline rsistant)2. Endocardites (SAMR et Staph.coag. neg)5. Infections osseuses staphylocoque rsistant6. infections sur cathters et prothsesB. Teicoplanine - idem(indications selon cot, terrain = insuffisant rnal, mode dadministration IM .)

V. Indications cliniques aminosides (exemples)A. Endocardites entrocoque (gentamicine association penicilline ou vancomycine) B. Tuberculose (Streptomycine en association avec autres antituberculeux) C. Infection gonocoque- spectinomycinD. Infections svres BGN et staphylocoque (association gentamicine avec bta-lactamines, dure courte 3-5j) en raison toxicit rnale et auditive

V. Indications cliniques Macrolides (exemples) A. Angine streptocoque du groupe A B. Erysiple et Scarlatine (Strepto A)C. Infections ChlamydiaG. Mycobacterium avium complex infections (Patients HIV- clarithromycin et azithromycin)H. Surinfection bronchite chroniqueK. Prophylaxie endocardite (si allergie pnicilline)

Voie orale essentiellement. Voie IV pour certain ex Erythromycineet pneumopathie Legionella.

V. Indications cliniques Ttracyclines (exemples)RickettsiesFivre montagnes rocheusesTyphusFivre QFivre boutonneuse mditerranenneB. Maladie griffes du chat (Erlichia) C. Maladie de Lyme (Borrelia)E. Infections respiratoires (bronchitedont Chlamydia, mycoplasmes.)Acn (Propionibacterium acnes)Brucellose

V. Indications cliniques Rifampicine (exemples)A. Tuberculose 1. Antituberculeux majeur2. Utilis en association 3. Dure prolongeB. Infection grave Staphyloccus aureus C. Prophylaxie mningite mningocoqueE. Brucellose

V. Indications cliniques Cotrimoxazole (exemples)A. Infections urinaires non compliquesB. ProstatitesC. Orchi-pididymitesD. Exacerbations bronchites chroniquesE. Infections ORLF . Abcs du cerveau, mningitesG. Pneumonie Pneumocystis carinii Patients HIV+ - hautes doses

Bta-lactamines: spectre antibactrien

C+ strepto

C+ Sstaph

B+ Clost

C- Neiss

B- Haemo

B- EB1

B- EB2

B- EB3

B- Pseudo

Pnicilline

++

+/-

++

++

+

0

0

0

0

Pni M

+

++

+

0

0

0

0

0

0

Pni A

++

+/-

++

++

+

+

0

0

0

Pni A+ IBL

++

+

++

++

++

++

++

0

0

Pni Carb/Uri

++

+/-

++

++

++

+

0

+

+

Cphalo 1

+

+

+

++

++

+

+

0

0

Cphalo 3

+

+

+

++

++

++

++

+

+

Imipnme

++

+

++

++

++

++

++

++

+

Autres antibiotiques: spectre antibactrien

C+ strepto

C+ Sstaph

B+ Clost

C- Neiss

B- Haemo

B- EB1

B- EB2

B- EB3

B- ana

B- Pseudo

Gentamicine

0

+

0

++

++

++

+

+

0

+

Chloramphenicol

++

++

+

++

++

+

+

+

+

0

Ttracyclines

++

+

+

++

+

+

+

+

+

0

Erythromycine

+

+

+

+

+/-

0

0

0

+

0

Rifampicine

++

++

++

++

++

+/-

+/-

+/-

++

+/-

Sulfa + trimetho

+

+

+

++

++

+

+

+

+/-

+/-

Ac.Nalidixique

0

0

0

++

++

+

+

+

0

0

Ciprofloxacine

+

++

+/-

++

++

++

+

+

+/-

+

1 AntiseptiquesLes antiseptiques sont des mdicaments destins dtruire les microorganismes prsents sur les tissus vivants (peau saine, muqueuse et plaies).L'antiseptique idal devrait rpondre aux qualits suivantes: effet bactricide large spectre non sensibilit aux substances interfrentes "rmanence" faible toxicit et bonne tolrance dans les conditions habituelles d'emploi.

2. Mesure de l'activit bactricideLes normes d'valuation de l'activit bactricide d'un antiseptique ont t dfinies l'origine par l'AFNOR en 1977 puis une monographie a t introduite dans la Pharmacope Franaise en 1990. Ces mthodes "in vitro" visent dterminer la concentration antiseptique capable de tuer, dans des conditions parfaitement dfinies (choix des paramtres) un certain pourcentage de bactries prcisement slectionnes.

3. Mcanisme d'action des antiseptiquesLe mcanisme d'action des antiseptiques est complexe. Toutes les structures cellulaires de la bactrie vont pouvoir tre atteintes plus ou moins facilement en fonction de la nature de l'antiseptique choisi et de sa concentration: action sur la membrane cytoplasmique --> lyse bactrienne action sur les constituants cytoplasmiques --> dnaturation des protines cytoplasmiques atteinte du matriel enzymatique atteinte du patrimoine gntique atteinte de la paroi

4. Les diffrentes familles d'antiseptiquesLes antiseptiques sont des solutions aqueuses ou alcooliques de principe(s) actif(s) appartenant diffrentes classes chimiques: Alcools Produits iods Chlorhexidine Drivs chlors Ammoniums quaternaires Carbanilides Drivs mercuriels

Rle du laboratoire dans la mise en place et le suivi dune antibiothrapie I1 Isolement et identification bactrie pathogne (espce, nombre, prdominance)Prlvement appropri (type, transport)Milieux appropris (slectifs, spcifiques)Critres dinterprtation2 Dtermination profil de sensibilitPhnotype de baseMcanismes de rsistances = traitement de 1re intention efficace ou traitement de 2me intention voire traitement de recours.

Rle du laboratoire dans la mise en place et le suivi dune antibiothrapie II3 Dtermination niveau de sensibilitCMI ex Mningite S.pneumo CMI = 1 cfotaxime CMB, tolrance? Streptocoque responsable dendocardite infectieuse (EI) et pnicilline4 Etude association dantibiotiquesSynergieAntagonisme? Exemple S.bovis responsable EI et R enzymatique kana--- amika -- antagonisme association amoxicilline-amikacine (choisir gentamicine)5 Vrification efficacit (Pouvoir bactricide du srum/ dosages antibiotiques) EI essentiellement

Technique CMI

Technique Diffusion

Bta-lactamines1 AMX amoxycilline2 AMC amoxicilline +Acide clavulanique3 TIC ticarcilline4 TCC ticarcilline + acide clavulanique5 CF cfalotine6 CTX cfotaxime7 FOX cfoxitineAminosides8 GM gentamicine9 TM tobramycine10 AN amikacineQuinolones11 NA Acide nalidixique12 PEF PfloxacinePolypeptides13 CS ColistineFuranes14 FT NitrofuranesSulfamides15 SXT Cotrimoxazole16 FOS Fosfomycine1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 1213 14 15 16Antibiogramme Bacilles Gram ngatif urines

Antibiogramme (I)Listes molcules utiles au traitementSelon germe isol (ex. E.coli et S.aureus)Selon site disolement (ex. Pus et urines)Listes molcules utiles la dtection des mcanismes de rsistance (ex. kanamycine, oxacilline et pneumocoque..)Parfois test complmentaire ncessaire (ex. oxacilline 30c Staphylocoque, -lactamase Haemophilus sp. ou gonocoque).La rponse au clinicien comporte la liste des antibiotiques utilisables (S), non utilisables (R et I) et le profil de rsistance (phnotype).

E.coli pnicillinase 40% casR amoxicillineR ticarcillineS cfalotineS amoxclavS ticarclavS cfoxitineS cfotaxime

Prsence probableBta-Lactamase Type pnicillinase

E.coli BLSE

K.pneumoniaeCeftazidimeRSynergieCtxAmcBLSECtnR FoxSCfotaxime R Validation basepidmiologiqueCfotaxime

R associesAminosides GenSTobRAknINalRCipSPlasmide:BLSEAAC(6)IbChromosome:FQ

E.cloacaePhnotype1.Prsence dune cphalosporinaseinductible:amoxicilline Ramoxclav RTicarcilline SCfalotine RCfotaxime S

Antagonisme entre imipnme et cfotaxime

E.cloacaePhnotype2.Prsence dune cphalosporinasehaut niveau:amoxicilline Ramoxclav RTicarcilline RCfalotine RCfotaxime RImipnme S

Antibiogramme S.aureus PnicillineoxacillinePfloxacineGentamicineVancomycineRifampicineVISA?CMI>4 g/ml

S.aureus

Marquage:MetiRGenS ou RFQ, Rif, Fuc, PT

Etest: CMI Vancomycine (VA) et teicoplanine (TP)

Antibiogramme S.pneumoniae AmoxicillineCfotaximeErythromycineVancomycinePnicillineOxacillinePSDP?CMI>1 g/mlS?CMI