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Mécanismes de résistance aux antibiotiques
D. Decré – R ATB - 2009
FACTEURS D’ACTIVITE DES ANTIBIOTIQUESCahier des charges d’un ATB = être présent au contact de la
cible à concentration suffisante pour l’inhiber
⇒ Vitesse de pénétrationparoi – membrane cytoplasmique
⇒ Capacité de concentration / cible spécifique
⇒ Affinité / cible
PAROI BACTERIENNEPeptidoglycane (PG) ou muréine : composant essentiel de la paroi Peptidoglycane (PG) ou muréine : composant essentiel de la paroi des bactéries Gram(+) et Gram(-)des bactéries Gram(+) et Gram(-)
PG
Porine LPS
Protéine liant les Pénicillines
β-lactamase
Membrane externe
Membrane cytoplasmique
GRAM + GRAM -
Espace périplasmique
CARACTERE NATUREL OU ACQUIS DE LA RESISTANCE
Résistance naturelle
Caractéristique d’une espèce bactérienne
Phénotype normal« sauvage »
Définit le spectre d’activitédes ATB
Espèces habituellement Smodérément S ou R
Résistance acquise
Comportement « anormal » de certaines souches d’une espèce
R évolutives, fréquence variablecapacités d’adaptation +++
Phénotype résistant
Modifications génétiques
mutations acquisition de gènes étrangers
(plasmides, transposons, intégrons)
PHENOTYPE SAUVAGE ET RESISTANT
Comportement d’une souche donnée / ensemble d’ATB
→ Indispensable / prescription et efficacité des ATB
→ Permet d’envisager le mécanisme de R en cause puis déduire les conséquences lecture interprétative
→ Impose la connaissance :• des phénotypes sauvages des espèces bactériennes• des mécanismes de R possibles et probables
→ Outil épidémiologique ++ • surveillance de la diffusion des souches R • émergence de nouvelles résistances
SUPPORT GENETIQUE DE LA RESISTANCE
CHROMOSOMIQUE
Spontanée, rare, stable,Spécifique de l’ATB
Transmission verticale
⇒ Dissémination de la R
= descendance= épidémies de souches
Rend compte de l’évolution et de la fréquence des résistances
PLASMIDIQUE ou TRANSPOSABLE
+/- stable
Transmission
verticale horizontalemême espèce ou
espèces différentes
⇒ Dissémination de la R
= épidémies de souchesde plasmides, de gènes
CARACTERISTIQUES DES MUTATIONS
Caractéristiques → stables, héréditaires (verticale)→ spontanées (révélées mais non créées par ATB)→ rares mais inévitables (10-6 – 10-10)→ spécifiques d’un ATB ou d’une famille d’ATB
Affectent → pénétration (ex: diminution de porine)→ structure de la cible (liaison)
Inoculum +++
Site empêchant le drainage
Corps étranger
Foyer infectieux
CMI (S) < conc locale < CMI (R)
Bactéricidie sur population S
ATB
Mécanisme de R entraînant S R résulte d’une seule étape
Proportion élevée de mutants (fréquence)
Existence d’un bas niveau de R (naturel ou acquis)
Bactérie
FACTEURS FAVORISANTS LA SELECTION DE MUTANTS R
La mobilité des gènes
⇒⇒ Les plasmidesLes plasmides
⇒⇒ Les transposonsLes transposons
⇒⇒ Les cassettes des intégronsLes cassettes des intégrons
ELEMENTS GENETIQUES MOBILES
Plasmides> ADN bicaténaire, circulaire, extrachromosomique réplication autonome> Supports de différents types de gènes gènes de réplication, de transferts, de R
Transposons « Gènes sauteurs » → Séquences d’ADN capables de transférer sans homologie entre les ADN et indépendamment des fonctions de recombinaison de la bactérie hôte → Transfert entre 2 plasmides ou entre plasmide et chromosome
Cassettes des intégrons→ Contient un ou plusieurs gènes de R = cassettes → Capture de gènes mobiles Intégration de nouveaux gènes R
plasmideschromosome
Gly-Val-His-TyrGly-Leu-His-tyr
Mutation ponctuelle
Mobilisation de gènestransposons - intégrons
Transferts +++
1- Inhibition de la synthèse de la paroiβ-lactamines
GlycopeptidesFosfomycine
2- Altération de la membrane cytoplasmique
Polymixines
3- Inhibition de la synthèse des protéines Aminosides - Macrolides Cyclines - Chloramphénicol Acide fusidique - Linézolide
4- Interaction avec la synthèse de l’ADN/ARN
QuinolonesRifampicineSulfamides - TriméthoprimeImidazolés
Mécanismes d’action des antibiotiques : les cibles
MECANISME D'ACTION DES ATB - CIBLES
Mécanisme d'action Familles d'ATB
Inhibiteurs de la synthèse de la β-lactamines (PBP)paroi bactérienne (PG) Glycopeptides (D-Ala-D-Ala)
Fosfomycine (précurseurs)
Inhibiteurs de la synthèse Aminosides (ribosome)des protéines Tétracyclines (SU 30S)
Chloramphénicol (SU 50S) MLS (SU 50S + ARNt) Acide fusidique (élongation)
Inhibiteurs de la synthèse des ANou du fonctionnement de l’ADN• synthèse des précurseurs Sulfamides• réplication de l'ADN Quinolones• inhibition de l'ARN polymérase Rifampicine
Détergents de la membrane Polypeptidescytoplasmique
De la nature du mécanisme dépend R à haut ou bas niveau R croisée entre plusieurs ATB
1→ Diminution d’accumulation de l’ATB
- Défaut de pénétration de l’ATB = IMPERMÉABILITÉ
- Efflux actif (système énergie dépendant) = EXCRÉTION
2→ Inactivation de l’ATB = SYSTÈME ENZYMATIQUE
3→ Problème de cible = AFFINITÉ- modification - nouvelle voie de synthèse (« by-pass »)
Les grands mécanismes de résistance
MECANISME D’ACTION DES β-LACTAMINES
Pénicillines – céphalosporines – monobactames –carbapénèmes
ATB bactéricides
Inhibition de la synthèse du peptidoglycane(dernière étape de la synthèse de la paroi)
Analogie de structure β-lactamine et di-peptide D-Ala-D-Ala⇒ β-lactamines = substrat suicide pour les enzymes cibles
Cibles = enzymes de la synthèse du PG = PLP ou PBP⇒ complexe ATB-enzyme irréversible
Pénétration = porines (BGN)molécules hydrophiles (sauf péni-G et M)
RESISTANCE AUX β-LACTAMINES
S. aureus méti-RE. faecalis, E. faeciumS. pneumoniae
CIBLE
P. aeruginosaEntérobactéries
BGNStaphylocoquesStreptocoques
PORINES
EFFLUX
H. influenzaeB. catarrhalisEntérobactéries +++P. aeruginosaAcinetobacter
S. aureus (Pase)β-LACTAMASES
GRAM- GRAM +
RESISTANCE NATURELLE AUX β-LACTAMINES
Imperméabilité BGN (entérobactéries, Pseudomonas) pénicillines hydrophobes
(péni-G et M)
Cible Bactéries Gram +, bactéries anaérobies monobactames
β-lactamases naturelles BGN +++ : entérobactéries, aérobies stricts (P. aeruginosa ..)
Essentiellement fonction de la structure de la paroi et production naturelle d’enzymes inactivatrices
DEFINITION DES β-LACTAMASES (1)
Naturelles – Acquises
Chromosomiques (naturelles +++)
transférables(plasmidiques – transposables)
⇒ dissémination +++
Diversité des types enzymatiques
Mécanisme prépondérant chez BGN
DEFINITION DES β-LACTAMASES (2)
différents types d’enzymes / substrats préférentiels
♦ Pénicillines ⇒ pénicillinases ⇒ βlases à large spectre
♦ Céphalosporines ⇒ céphalosporinases
♦ Pénicillines + ⇒ βlases à spectre étendu céphalosporines ⇒ imipénémases
mode d’expression en présence d’inducteur-Constitutive (production constante bas niveau)-Inductible production x 10-100, réversible
R naturelle aux molécules qui sont à la fois substrat et inducteur
Intérêt médical
1944 1955 1965 1980 1990
ß-lactamases à spectre large
céphalosporinases inductibles
ß-lactamases à spectre élargiCéphalosporines de 3eme génération (C3G)
ampicilline
céphalosporinases hyperproduites
Inhibiteursenzymatiques
ß-lactamases TRI-IRT
céphalosporinases céphalosporinases plasmidiquesplasmidiques
carbapénèmes carbapénèmases
Evolution des ß-lactamases
GROUPE PENICILLINASES
Hydrolyse +++ des pénicillines et dérivésInhibées par les inhibiteurs de β-lactamase
(ac. clavulanique – tazobactam)
Pénicillinase chromosomique Pénicillinase plasmidique haut niveau
K. pneumoniae E. coli
Activité inhibitrice de l’acide
clavulanique
AMX RAMC S
AMX
AMC
AMX
AMC
AMX RAMC (s)/I/R
GROUPE PENICILLINASE
Pénicillinases des staphylocoquesS. aureus (4 types) > 85% des souchesdécrites chez E. faecalis et E. faeciumhydrolyse des pénicillines SAUF pénicillines M
β-lactamases à large spectre (BGN +++)R aux amino- carboxy- et uréidopénicillines⇒ naturelles : Klebsiella, C. diversus (C. koseri)⇒ acquises chez toutes entérobactéries (TEM, CARB, OXA)
β-lactamases à spectre étendu (BLSE)Elargissement du spectre aux C3G, aztréonam, cefpirome, céfépime⇒ acquises chez toutes entérobactéries
Exemple de transposition – évolution (mutation)β-lactamase SHV-1 de Klebsiella pneumoniae
Evolution du gène SHV Conséquences sur la résistance
Chromosomique – 1 seul gèneR bas niveau
→ Amoxicilline – ticarcilline [pipéracilline]]
Gène SHV-1K
K
Plasmidique – multi copiesR haut niveau
→ Amoxicilline – ticarcilline –pipéracilline→ C1G – C2G
TRANSPOSITION
Plasmidique - R haut niveauSPECTRE ETENDU ou ELARGI
→ Amoxicilline – ticarcilline –pipéracillineR C1G – C2G
→ R C3G, ATM, Céfépime, Cefpirome
MUTATION
K
SHV-2 = BLSE
AUTRES MUTATIONSNouvelles enzymes BLSE
SHV-3 SHV-4 ……
EVOLUTION DES β-LACTAMASES A LARGE SPECTRE
Chromosomiques naturelles Plasmidiques acquises(constitutives) (transferts +++)
K. pneumoniaeSHV-1
Transposition plasmide qtité enz ↑ niv de R ↑
Nouvelles BLSE nondérivées TEM ou SHV
EntérobactériesTEM-1 TEM-2
MUTATIONS ponctuellesSHV-2 SHV-9 TEM-3 TEM-42 …
= BLSE R C3G, monobactamesCéfépime, cefpirome
K. pneumoniae initialementpuis toutes espèces d’entérobactéries
Pases résistantes aux inhibiteursTRI ou IRT
K. oxytoca
HyperproductionR Ctx, Atm (Cpo, Fep)
MOX
CTX
TCC
AMC
IMPATM
CAZ
FEP
ß-lactamase à spectre étendu (BLSE)
CTX
TCC
AMC
IMPATM
CAZ
FEP MOX
images de synergiesC3G/ Ac clav
Inhibiteurs de Inhibiteurs de ß-lactamaseß-lactamase
Antibiotiques stablesMOX - IMP
BMR -APHP
19931993
1998CCLIN Paris N
DGS 1999
Evolution de l’incidence des EBLSE dans le monde : le cauchemar
nouvelles BLSE mobilisation de gènes : le génie des bactéries
changement d’hôte recrudescence de E. coli, salmonelles
changement épidémiologiques Infections communautairesDiffusion vétérinaire
association de malfaiteursBLSE + Case ou BLSE + MBLBLSE + Case + MBL
Émergence et dissémination des BLSE de type CTX-M
• BLSE de type non-TEM, non-SHV
• BLSE caractérisées par une activité hydrolytique plus élevée envers le céfotaxime que la ceftazidime à quelques exceptions près
• Plus fortement inhibées par le tazobactam que l’acide clavulanique
• Haut degré d’homologies avec des β-lactamases d’entérobactéries de l’environnement
CEPHALOSPORINASES
Hydrolyse +++ des céphalosporinesNON inhibées par les inhibiteurs de β-lactamases
Résistance à amino- (+ac. clavu), C1G (± C2G, céfoxitine)
Naturelles chromosomiques E. coli : non détectable chez souches sauvages Inductibles
Enterobacter, Serratia, Citrobacter freundii, Morganella, Pseudomonas aeruginosa
Acquises = transférables = mobilisation des gènes de différentes espèces
C. freundii (CMY), M. morganii (DHA), Hafnia (ACC)décrites chez K. pneumoniae, Salmonelles, P. mirabilis ….
INDUCTION / DEREPRESSIONSynthèse de céphalosporinase à bas niveau
Le gène codant pour la synthèse est répriméopéron
répresseur
promoteur
Synthèse de céphalosporinase à haut niveau⇒ par un inducteur
R
I
inducteur
Gène fonctionnel céphalosporinase HN
R
I
Réversible en absence d’inducteur
R
Gène fonctionnel céphalosporinase HN
Non reconnu par lerépresseur
Mutant déréprimé (10-6 – 10-7)
Entérobactéries groupe 3
CTX
PIP
AMC
AMX
ATM IMP
CTX
PIP
AMC
AMX
ATM IMP
Case bas niveau Case dérépression partielle
Case dérépression totale
CTX
PIP
AMC
AMX
ATM IMP
Pas d’inhibition par ac. clavulanique
Antibiotique stable IMP
EVOLUTION DES CEPHALOSPORINASESNATURELLES (phénotype sauvage)
INDUCTIBLES CONSTITUTIVESEnterobacter, Serratia Escherichia coliC. freundii, Proteus indole +
Phénotypes résistantsMutants hyperproducteurs = DEREPRIMES (10-5 – 10-7)
mutations des gènes régulateursou mutants de promoteur (E. coli)
Niveau stable, variable selon les espèces
Céphalosporinases plasmidiques
Klebsiella, Proteus mirabilis, Salmonella ….
PHENOTYPES DES ENTEROBACTERIES3 GROUPES PRINCIPAUX
GROUPE 3 : productrice de Case inductible Enterobacter, Serratia, Citrobacter freundii, proteus indole+ (Providencia, morganella)
GROUPE 1 : sensible aux β-lactamines Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella, Shigella E. coli : case très BN non détectable chez souches sauvages
GROUPE 2 : productrices de Pase
Klebsiella, Levinea (Citrobacter diversus ou koseri)
Les « pénicillinases » : arbre de diagnosticex Entérobactéries Groupe 1 : E.coli, Proteus mirabilis, Salmonella, Shigella
Amoxicilline SAmoxicilline S ==> autres BL ==> autres BL S Sphénotype sauvagephénotype sauvage souche sensiblesouche sensible
Colistine SColistine SE. coliE. coli, , salmonella, shigellasalmonella, shigella
Colistine RColistine RProteus mirabilisProteus mirabilis
Amoxicilline R
Amox + clavulanateS ou I
+Ticarcilline R
Pénicillinase
Céfalotine S
Pase BNCéfalotine I/R
Pase HN
C3G R+synergie
C3G / amoxy clav
BLSE
R
Ticarcilline-R
Cefalotine S/I
PASE TRI
Escherichia colisauvage
TPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
NETAN TM GM
PIPEFOFXCIP
FOSTETCS SXT
FT
S β-lactamines
S aminosides S quinolones
S colistine, cyclines, bactrim, fosfomycine furanes
TPZTPZPIPPIP AMXAMX TICTIC
CTXCTXAMCAMCCAZCAZFOXFOX
IMPIMPTCCTCCCFCF ATMATM
MOXMOXFEPFEPMAMA
Escherichia coliPénicillinase HN
R haut niveau pénicillines
Restauré par les inhibiteurs
Hydrolyse partielle des C1G, C2G
TPZTPZPIPPIP AMXAMX TICTIC
CTXCTXAMCAMCCAZCAZFOXFOX
IMPIMPTCCTCCCFCF ATMATM
MOXMOXFEPFEPMAMA
Escherichia coliPase TRI
Pase acquise ⇒ R pénicillines
NON restauré par les inhibiteurs
Touche peu ou pas les C1G, C2G
Les « pénicillinases » : arbre de diagnosticex Entérobactéries Groupe 2 : Klebsiella, C. diversus ou koseri
Phénotype SAUVAGE (Pase bas niveau)Amoxicilline-R, Ticarcilline-R, Pipéracilline-I
Pénicillines + inhibiteurs-S, C1G-S
Amoxicilline+Clav-s/I/RC1G-I, C2G-IPase acquise
C1G-R, C2G-RC3G-I/R
+ synergie avec clavBLSE
Citrobacter diversussauvage
TZPPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
Hydrolyse des pénicillinesbas niveau = diamètre Amx, Tic
Restauré par les inhibiteursImage de synergie
S aux autres β-lactamines
Les céphalosporinases : arbre de diagnosticEx: Enterobactéries Groupe 3 : Enterobacter, Proteus I+, Serratia, C. freundii
Amoxicilline R
Amoxy + clavulanate R
ticarcilline SC1G R + C2G Rv
R/I,cefamandoleR céfuroximeS céfoxitine
E. agglomerans, hafnia P. rettgeri, P. stuartii
I/S cefamandoleI/S céfuroximeI/S céfoxitine
S. marcescens
I/R cefamandoleI/R céfuroximeR céfoxitine
P.morganii, C. freundiiE. cloacae, aerogenes
Case BN
C3G R/I Cefepime/cefpirome les plus stables
Case HN
Amoxi-clav SP. vulgaris
Toujours + R que les autres
TPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
Enterobacter cloacae sauvage
Hydrolyse des C1G et pénicillinespeu stables (amino)
Case inductible = antagonismes
NON restauré par les inhibiteurs
S pénicillines (carboxy-, uréido-),C3G, ATM, FEP, CPO, MOX, IMP
Enterobacter cloacae Hyperproducteur
de Case
TPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
Hydrolyse de l’ensemble desβ-lactamines
Les plus stablescéfépime, cefpiromeimipénème
Non restauré par les inhibiteurs
+ imperméabilité (moxa-I)
TPZTPZPIPPIP AMXAMX TICTIC
CTXCTXAMCAMCCAZCAZFOXFOX
IMPIMPTCCTCCCFCF ATMATM
MOXMOXFEPFEPMAMA
Escherichia coliCéphalosporinase HN
Hydrolyse des pénicillines, C1G,C2G, céfoxitine, C3G, ATM
Molécules les plus stablesCefpirome, Céfépime
Imipénème-S
Non restauré par les inhibiteurs
Diamètre CAZ toujours << CTX
Enterobacter cloacae HCase + imperméabilitéTPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
R à l’ensemble des β-lactaminesdont les plus stables (cefpirome,céfépime) et imipénème
Association de 2 mécanismeshyperproduction Case
+imperméabilité
β-lactamases et BGNLe mouvement perpétuel
BLSE chez Pseudomonas aeruginosa et Acinetobacter Chez Acinetobacter : ex: épidémie de VEB
BLSE avec extension de la R aux carbapénèmesGES (pyo, entérobactéries)KPC-1 (K. pneumoniae, épidémies USA, Israël)
Dissémination des céphalosporinases plasmidiques (▲ salmonelles)
Carbapénémases (non inhibées par l’acide clavulanique)Plasmidiques Pyo (Japon +++), K. pneumoniae (Grèce +++)Spectre d’hydrolyse large sauf aztréonam
SSSSSSImipénèmeI/RS/iSSSSCéfépimeI/RS/iSSSSCefpiromeI/RRSSSSC3GSSSSSSMoxalactamRRIVISC2GRRRRISC1GSI/RS/iSS/I*SPipéra+TzRRI/RSRI/RPipéraS/IRS/ISS/I/R*STicar+clavuRRRSRRTicar
S/IRRRS/I/R*SPéni-A+ clavuRRRRRRPéni-A
BLSECase
déréprimée
Case BN
+ Pase
Case BN
inductible
Pase
acquise
Pase BN
Groupe II
PHENOTYPES DES ENTEROBACTERIES
* Fonction du niveau de production ; R aux inhibiteurs si TRI
RESISTANCE AUX β-LACTAMINES PAR DEFAUT D’ACCUMULATION
L’exemple de P. aeruginosa
Imperméabilité Résistance à l’imipénème Déficit en porine D2 combinée à l’hydrolyse de IMP par la Case
R non enzymatique ou intrinsèque ou imperméabilité large Ex: souches ticar-R sans production de Pase
En fait lié aux pompes à efflux (surexpression) exemples : mexA mexB oprM β-lactamines (ticar-ATM) [PIP-S, CAZ-S, IMP-S]
+ quinolones, cyclines, chloramphénicol
mexC mexD oprJ β-lactamines zwitterion (céfépime, cefpirome)+ quinolones, cyclines, chloramphénicol
mexE mexF oprN IMP-s/I (TIC-S, ATM-S), FQ-I
RESISTANCE PAR DEFAUT D’ACCUMULATION OU EXCRETION OU EFFLUX ACTIF
Membrane externe
Membrane cytoplasmique
Protéinedu canal
Protéine de transportPOMPE (Mex)
Protéinede liaisonOpr
Systèmes capables d’expulser des ATB de familles différentesβ-lactamines, quinolones, cyclines, quinolones
ATB
MexMex : : MMultidrug ultidrug eeffluffluxx
Pseudomonas aeruginosa : arbre de diagnosticSouche sauvage (Case bas niveau)
Amoxy-R Amoxy+ac. clav-R C1G-R C2G-R Céfotaxime-R
Ticar, Pipéra-S, Cefta-S, Aztréonam-S, Céfépime-S, Imipénème-S
Ticar-R, Pip-RTicar-R, Pip-RTCC-S TPZ-STCC-S TPZ-S
Cefta-SCefta-S
Pase acquise
Ticar, TCC-I/RTicar, TCC-I/RAtréonam-I/RAtréonam-I/RPip-S, TZP-SPip-S, TZP-S
Cefta-SCefta-S
Efflux
Pénicillines-I/RPénicillines-I/RTCC-I/R, TZp-I/RTCC-I/R, TZp-I/R
C3G-I/RC3G-I/R
Case HP
Imipénème-I/RImipénème-I/R
porine D2 ou efflux
ou imipénémase
Pseudomonas aeruginosasauvage
TZPPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA CFS
Case naturelle inductibleHydrolyse des C1G, C2G et certaines C3G (céfotaxime) et des pénicillines peu stables (aminopénicillines)
NON restaurée par les inhibiteurs
Sensibilité :• carboxypénicillines, uréidopénicillines• CAZ, ATM, FEP• IMP
TPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
CFSFEPMA MOX
Imperméabilité D2 ou efflux (MexE-MexF-OprN)
TIC → ICTX → RCAZ → I
IMP→R
Pseudomonas aeruginosa
Case hyperproduite
TZPPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
CFSFEPMA MOX
TIC, TCC → IATM → ICAZ SIMP S
Efflux (MexA-MexB-OprM)
Pas de synergie ØTCC = TICØ
∅CAZ > ∅ ATM
Pseudomonas aeruginosa
TPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
CFSFEPMA
MOX
Imperméabilité spécifique (prot D2)ou
Efflux actif MexE-MexF-OprN
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosaVIM-2
MECANISME D’ACTION DES AMINOSIDES
ATB bactéricides
Inhibition de la synthèse protéiquealtération des étapes de traduction protéines non fonctionnelles
Cibles = protéines ribosomales (ARN 16S)
Pénétration Passive = paroi Gram (+) PG ; Gram(-) : porines (+ voie du LPS)
Active = membrane cytoplasmique (système ATP dépendant, système de transport des électrons)
Résistance naturelle aux aminosides
• Défaut de pénétration (énergie-dépendant) Bactéries à métabolisme anaérobie
(streptocoques, anaérobies strictes) R à bas niveau (synergie avec β-lactamines)
• Synthèse naturelle d’enzymes inactivatriceschromosomiques – bas niveau – souvent non détectablesS. marcescens (AAC(6 ’))⇒ Tb,Nt, Amk S (genta-S)Providencia sp. (AAC(2) ⇒ Ge, Tb, Nt S I (amika-S)
Enterococcus faecium ⇒ K-Amk
RESISTANCE ACQUISE AUX AMINOSIDES
Inactivation enzymatique +++ • Support plasmidique - transposable • Gram (+) : staphylocoques, streptocoques (perte de la
synergie avec les β-lactamines)
• Gram (-) : entérobactéries, Pseudomonas, Acinetobacter
Modification de la perméabilité Altération du transport – chromosomique Résistance croisée à tous les AG (ex: P. aeruginosa)
RESISTANCE ENZYMATIQUE AUX AMINOSIDES
3 classes acétyl transférases (AAC)phosphotransférases (APH)nucléotidyl transférases (ANT)
Chaque enzyme profil de substrat Phénotypes composites > 1 enzyme
AAC(3)-I AAC(3)-II ANT(2’’) AAC(6’)
G KGT KGTNt KTNtA
Entérobactéries
APH(3’) ANT(4’) APH(2’’)AAC(6’)
K Nm [A] KT [A] KTG [A Nt]
StreptocoquesStaphylocoques
Enzymes Phénotypes
Connaître les phénotypes impossiblesex: Entérobactéries R isolée à Nt ou Amk
R [Nt-amk] ou [Genta-Amk] ou [Genta-Nt]
AMINOSIDES : PHENOTYPES R (enzymes)entérobactéries
Aucune*SSSSSauvageenzymeAmkNtTbGePhénotype
AAC(3)ISSSRG
AAC(3)-II, VSRRRKTGNt
ANT(2 ’’)SSRRKTG
AAC(6’)-IVRRRSKTNtA* sauf Serratia, Providencia
RESISTANCE AUX β-LACTAMINES PAR MODIFICATION DE LA CIBLE : S. PNEUMONIAE
Apparition de nouvelles PLP recombinaisons génétiques avec d’autres espèces de streptocoques
⇒ R à la pénicilline-G + autres β-lactamines (degrés divers)BAS NIVEAU 0.125 < CMI péni-G ≤ 1HAUT NIVEAU CMI péni-G > 1
R aux macrolides +++ R associées +++
MECANISME D’ACTION DES QUINOLONES
ATB bactéricides
Inhibition de la synthèse d’ADN
Cibles = topoisomérases ADN gyrase (A, B) surenroulement de l’ADN
(réplication – transcription)
Topoisomérase IV décaténation des chromosomes
Pénétration par diffusion passive membrane externe des G(-) : porines + voie du LPS
RESISTANCE NATURELLE AUX QUINOLONES
SS
RR
RR
StreptocoquesBactéries anaérobies
SS/I
SS (cipro)
RR
S. aureusP. aeruginosa
SSSEntérobactériesH. influenzaeGonocoque
Nouvelles FQmoxifloxacine
FQofloxacine –
ciprofloxacine
Quinolones Iac. nalidixique
Bactéries
FQ activité sur les bactéries à développement intra-cellulaire : Chlamydia – mycoplasmes – Legionella – rickettsies - mycobactéries
RESISTANCE ACQUISE AUX QUINOLONES
Chromosomique = sélection de mutants R (10-6 – 10-8)R polymorphe peut associer modification de cible et imperméabilité – efflux
Perméabilité
BGN (porines)R croisée entre toutes
+ β-lactamines – CMP –cylines
Efflux
Protéine exportatrice
niveau de R > pour les FQ les plus hydrophiles
(R cipro-moxiflo >> oflo-sparflo)
Résistance par diminution d’accumulation (bas niveau)
Modification des topoisomérases : mutation(s)Stable pour une soucheR croisée à toutes les FQNiveau variable selon les molécules(quinolones I CMI x 100 ; FQ CMI x 10-20)
Exemple des quinolones et entérobactériesrésistance acquise chromosomique
Accumulation I S S S
Gyrase R S/I S S
Association R R S/I S
probable de R R I/R I
mécanisme R R R R
Sauvage S S S S
phénotype NAL PEF OFX CIP
La résistance plasmidique aux quinolones
Déterminants Qnr (qnrA, qnrB, qnrS) Bas niveau FQProtection de l’ADN de la liaison aux quinolones
nal ciproE. coli sauvage 4 0.016E. coli qnrA 32 0.5E. coli qnrB 16 1
A surveiller chez souches entérobactéries multi-R (BLSE)Décrites sur des intégrons
Variant aac(6’)-Ib (kana-Tobra-Amk) + norflo-cipro(associé CTX-M-15 ++)
QepA : nouvelle pompe efflux (transposon) chez E. coli (souche clinique)
FLUOROQUINOLONES ET PNEUMOCOQUE
Résistance acquise (2001 < 1% de R)Modification de cible Topoisomérase IV : parC, parE cible préférentielle de peflo, lévoflo, cipro Gyrase : cible de sparflo, moxiflo
Efflux : FQ hydrophiles (CIP)
CMI (mg/l) des différents phénotypes
PEF CIP LVX SPFX MOXSauvage 8 1 0.5 0.25 0.125ParC 64 4 2 0.5 0.5GyrA 8 1-2 0.5 2 0.5Efflux 8 4 0.5 0.25 0.125ParC+GyrA 128 32 8-16 16 8
Détection : PEF --> parC ; SPARFLO --> gyrA ; CIP --> efflux +/- parC
Glycopeptides et Entérocoquesexemple du développement d’une voie alterne
• Résistance acquise (1986-87)– Nouvelle synthèse du PG DAla-Dala (dipeptide) DAla-Dlac (depsipeptide)– 4 phénotypes : VanA, VanB, VanD et VanE– Différenciés par les niveaux de R vanco/teico– VanA, VanB : transférables in vitro autres gram+
(Listeria, staph)– 1 souche clinique de S. bovis– 1ère souche clinique de S.aureus VAN (USA) en 2003– 0.2% des entérocoques– 7.5% E. faecium
CytoplasmeCytoplasme MembraneMembrane peptidoglycanepeptidoglycane
D-Ala + D-AlaD-Ala + D-Ala D-Ala-D-AlaD-Ala-D-Ala
UDP-M-P-P-PUDP-M-P-P-P MurFMurF
Pentapeptide Pentapeptide MM
GG
M P P P D-Ala-D-Ala
G
M P P P D-Ala
G M P P P D-Ala
M P P P D-Ala
G
vancomycinevancomycineligaseligase
transpeptidasetranspeptidasetransglucosylasetransglucosylase
cytoplasme membrane peptidoglycane
RESISTANCE DES ENTEROCOQUES A LA VANCOMYCINE
D-Ala + D-Lac D-Ala-D-Lac
UDP-M-P-P-P MurFATP
Pentadepsipeptide M
G
M P P P D-Ala-D-Lac
G
M P P P D-Ala
G M P P P D-Ala
M P P P D-Ala
G
vancomycinevanA
transpeptidasetransglucosylase
pyruvate
vanHdepsipeptide
Glycopeptides et Entérocoques
Vanco Teico Support Espèces
VanA64-1000
R≥16R
Plasmide Enterococcus sp.
VanB4-1000
R0.5-2
SChromo
E. faeciumE. faecalis
VanD64R
4S
E. faecium
Glycopeptides et Entérocoques
• Fréquence – 1% en France ??
Plusieurs épidémies 2005-2006 (AP-HP)60% des souches = 1 clone E. faecium
– 8-10% USA
• Résistances associées +++– Péni et genta
EVOLUTION DES RESISTANCES
Survenue de mutations sur les gènes Survenue de mutations sur les gènes chromosomiques ou transférables chromosomiques ou transférables
Emergence de nouveaux mécanismes Emergence de nouveaux mécanismes
Dissémination de « vieux gènes » vers des Dissémination de « vieux gènes » vers des hôtes nouveaux hôtes nouveaux
ACCUMULATION DES RESISTANCES
Plusieurs gènes de R portés par le même plasmide, par des intégrons (cassettes)
β-lactamines – aminosides
Accumulation des mécanismes dans les mêmes souches
Entérobactéries Plusieurs β-lactamases
BLSE et quinolones Case déréprimée + imperméabilité IMP-R
Pseudomonas aeruginosaEnzyme – imperméabilité – efflux
Citrobacter freundii BLSE
TPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
NETAN TM GM
PIPEFOFXCIP
FOSTETCS SXT
FT
Hydrolyse de l’ensembles des β-lactaminessauf cefamycines, imipénème
⇒ synergies en bouchon de champagne
Aminosides : Tb Nt AmQuinolones-R
Enterobacter cloacae HCase + imperméabilitéTPZPIP AMX TIC
CTXAMCCAZFOX
IMPTCCCF ATM
MOXFEPMA
R à l’ensemble des β-lactaminesdont les plus stables (cefpirome,céfépime) et imipénème
CMI imipénème 16-32 mg/lGenta-I (8 mg/l), Tétra-I (16 mg//l)S colistine
Tic TzAmxPip
Ctx Amc CazFox
Imp
Atm TccCf
Mox
Fep
Ma Amk NetTb
Cip Ofx
G
Pi
Te Sxt
Cs
Fos
Épidémie d’infections àKlebsiella pneumoniae
Identification de 2 β-lactamasesVIM-1, SHV-5
Synthèse du peptidoglycaneSynthèse du peptidoglycane
D-Ala-D-AlaD-Ala-D-Ala LigaseLigase
D-AlaD-Ala
D-AlaD-Ala
CytoplasmeCytoplasme MembraneMembrane ParoiParoi
tripeptidestripeptides
D-AlaD-Ala D-AlaD-AlaPont Pont pentaglycinepentaglycine
11
2233
D-AlaD-Ala
2211
33
Polymère glucidiquePolymère glucidique
TransglycosylaseTransglycosylasetranspeptidasetranspeptidasecarboxypeptidasecarboxypeptidase
FOSFOMYCINEFOSFOMYCINE VANCOMYCINEVANCOMYCINE
ββ-LACTAMINES-LACTAMINES
Synthèse précurseursSynthèse précurseurscytoplasmiquescytoplasmiques
TransporteurTransporteurlipidiquelipidique
Assemblage (membrane)Assemblage (membrane)Transpeptidases, carboxypeptidasesTranspeptidases, carboxypeptidases
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