JOURNEES CLAUDE BERNARD

Épidémiologie et facteurs de risques desinfections liées à Pseudomonas aeruginosa

Epidemiology and risk factors of Pseudomonas aeruginosa infections

N. Cabrolier a,b, J. Lafolie a,b, X. Bertrand a,*,b

a Service d’hygiene hospitaliere, centre hospitalier regional universitaire de Besancon, 3, boulevard Fleming,25030 Besancon Cedex, FrancebUMR 6249 chrono-environnement, universite de Franche-Comte, 25030 Besancon, France

MOTS CLÉSP. aeruginosa ;Épidémiologie ;Environnement ;Facteurs de risque ;Réanimation

Résumé P. aeruginosa est un important pathogène opportuniste hospitalier, notamment dansles services de réanimation où il représente la première cause d’infections nosocomiales. Ladiffusion de souches multi- voire toto-résistantes font des infections à P. aeruginosa unepréoccupation majeure. Les principaux facteurs de risque d’acquisition de P. aeruginosa sontliés soit à l’hôte, soit à la prise en charge (notamment les traitements antibiotiques préalables),soit à l’environnement hydrique hospitalier. Les prélèvements de dépistage sont indispensablespour évaluer l’endémicité de cette bactérie dans les services de réanimation. Cinq à 15 % despatients admis en réanimation sont porteurs de P. aeruginosa, cette fréquence pouvantatteindre 50 % au cours de l’hospitalisation. La part relative des sources endogènes et exogènesvarie de façon importante. Globalement, les études disponibles associant dépistage et géno-typage suggèrent un taux d’acquisition exogène en réanimation d’environ 50 %, la part del’environnement hydrique dans cette acquisition exogène variant de 10 à 50 % hors situationépidémique identifiée. La structure génétique de la population de P. aeruginosa est panmic-tique. Toutefois, certains clones épidémiques, très fréquemment multi-résistants, diffusentdans les hôpitaux du monde entier. En conclusion, l’épidémiologie hospitalière de P. aeruginosase révèle être complexe et variable en fonction des sites et dans le temps. La prévention desinfections liées à ce pathogène repose sur une approche globale associant des mesuresd’hygiène, la maîtrise de l’environnement hydrique, ainsi que le bon usage des antibiotiques.# 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

KEYWORDSP. aeruginosa;Epidemiology;Environment;Risk factors;Intensive care

Summary P. aeruginosa is a major health-care associated pathogen particularly in intensivecare units (ICU) where it represents the first cause of nosocomial infections. The spread of multi-,or even pan-drug resistant strains is a matter of concern. The main risk factors for P. aeruginosaacquisition are linked to the host, to the cares (particularly previous antibiotic treatments) or tothe hospital hydric environment. Screening samples are indispensable to assess the endemicity ofthis bacterium within ICUs. Five to 15% of patients admitted in ICU are carriers, and this frequencycan reach 50% during hospitalization. The relative part of endogenous and exogenous source

Journal des Anti-infectieux (2014) 16, 8—12

* Auteur correspondant.Adresse e-mail : xbertrand@chu-besancon.fr (X. Bertrand).

Disponible en ligne sur

ScienceDirectwww.sciencedirect.com

2210-6545/$ — see front matter # 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

http://dx.doi.org/10.1016/j.antinf.2014.01.001

greatly varies according to various settings. Overall, published studies combining screening andgenotyping suggest that the exogenous acquisition rate in ICUs is approximately 50%, the part ofhydric environment in this acquisition ranging from 10 to 50% in non-outbreak period.The population structure of P. aeruginosa is panmictic. However, some epidemic clones, veryfrequently multi-drug resistant, spread in hospitals worldwide. To conclude, the hospital epide-miology of P. aeruginosa is complex and may vary depending on the setting and the time. Theprevention of P. aeruginosa should be based on a global approach associating hygiene measures,control of hospital environment and antibiotic stewardship.# 2014 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Épidémiologie et facteurs de risques des infections liées à Pseudomonas aeruginosa 9

Introduction

Pseudomonas aeruginosa, bacille à Gram négatif aérobiestricte, est le pathogène humain le plus important du genrePseudomonas étant donné le grand nombre d’infections qu’ilengendre ainsi que la morbidité et la mortalité qui lui sontassociées. Il est capable de combiner adaptabilité aux dif-férents milieux notamment humides pendant de longues pério-des et production d’un imposant arsenal de facteurs devirulence et de résistance. La distribution de P. aeruginosaest ubiquitaire mais c’est avant tout un microorganisme hydro-phile, retrouvé dans les environnements humides tels que lessols, les végétaux et les eaux : eaux douces usées et nonpolluées, eaux stagnantes et courantes et eau de mer [1].Chez l’Homme, sa présence au sein des différentes microfloresest rare.

Au cours des dernières décennies, P. aeruginosa s’estimposé en milieu hospitalier comme un pathogène opportu-niste majeur, fréquemment responsable d’infections noso-comiales. Selon l’enquête nationale de prévalence desinfections nosocomiales réalisée en France en 2012 sousl’égide de l’InVS [2], P. aeruginosa est la troisième bactérieresponsable d’infections nosocomiales, après Escherichiacoli et Staphylococcus aureus, soit à l’origine de 8,4 % desinfections nosocomiales. Au sein des pneumopathies, ilreprésente, avec 18,1 %, la première cause bactérienne.Les pneumopathies, les infections urinaires et les infectionsdu site opératoire représentent au total 67 % des sitesd’isolement de P. aeruginosa. Il existe une disparité dansson implication dans les infections nosocomiales en fonctiondes services. Il est responsable de 14 % des infections noso-comiales dans les services de réanimation contre 7 à 8 % dansles services de médecine et de chirurgie. En réanimation,cette bactérie était en 2012 la première cause d’infectionsnosocomiales (16 %) selon le Réseau REA-Raisin [3]. Elle joueun rôle majeur dans les infections broncho-pulmonaires(20,5 %), notamment chez les patients ventilés, et à un degrémoindre dans les infections urinaires (13,8 %) et les bac-tériémies (9,2 %). La mortalité liée à ce germe chez lespatients ventilés est d’ailleurs plus importante (30 à 70 %)que celle liée aux autres espèces bactériennes (20 à 50 %).

Du fait des multiples niches écologiques et surtout d’uneforte pression de sélection antibiotique, P. aeruginosa estfréquemment retrouvé dans l’environnement hospitalier.Les points d’eau (lavabos, robinets, siphons) ainsi que lematériel hospitalier (endoscopes, nébulisateurs, équipe-ments de dialyse, bains marie, solutions antiseptiques) peu-vent être contaminés par ce micro-organisme. Cesdifférentes niches constituent un réservoir environnementalhospitalier dont l’implication dans le portage, la colonisation

et/ou l’infection des patients est largement documentée. Ila également été démontré que les patients et le personnelmédical peuvent être réservoir et vecteur potentiel deP. aeruginosa notamment lorsque les mesures généralesd’hygiène ont été mal ou non appliquées.

Facteurs de risque et infections àP. aeruginosa ?

Une revue de la littérature sur ces vingt dernières années(1985—2005) a été proposée par Falagas et Kopterides [4]afin d’identifier les facteurs de risque d’acquisition deP. aeruginosa notamment multi-résistant, principalementen service de réanimation adulte. La forte hétérogénéitédes études limite la portée des conclusions. Toutefois, cesétudes mettent en évidence plusieurs types de facteurs derisque. Tout d’abord ceux liés à l’hôte : antécédents d’hos-pitalisation ou de colonisation à P. aeruginosa, co-morbidités(scores de gravité élevés), diabète et bronchopneumopathiechronique obstructive sont fréquemment identifiés. Ensuite,ceux liés à la prise en charge, notamment la durée d’hospi-talisation, l’intubation et la ventilation mécanique pro-longée ressortent également comme des facteurs de risqueimportants. Toutefois, les traitements antibiotiques, particu-lièrement les carbapénèmes et les fluoroquinolones, consti-tuent les facteurs de risque les plus souvent retrouvés. Lesfacteurs de risque environnementaux comme la présence de labactérie dans les points d’eaux représentent également unfacteur de risque important.

Quelle est la proportion de patients positifs(portage, colonisation, infection) àP. aeruginosa en réanimation adulte ?

De façon générale, P. aeruginosa n’est pas un membre de lamicroflore normale humaine. Dans certaines sous-populations(patients admis en réanimation), il peut se comporter commeun commensal peu fréquent, les patients étant porteurs decette bactérie, principalement au niveau digestif mais aussides voies aériennes supérieures et de la peau. Les prélève-ments à visée diagnostique ne présentent pas l’image épidé-miologique complète de ce pathogène. En effet, pourcaractériser son endémicité notamment en réanimation etpour déterminer l’incidence de la colonisation, les prélève-ments à visée épidémiologique sont indispensables. Dans lesservices de réanimation, P. aeruginosa est retrouvé chez 4 à17 % des patients lors de leur admission selon plusieurs étudeseuropéennes (Tableau 1) [5—11]. Ce taux augmente au coursde l’hospitalisation et peut atteindre 45 % (Tableau 1). Sans le

Tableau 1 Principales études évaluant l’incidence de colonisation à P. aeruginosa à l’admission et en cours d’hospitalisation,pour 100 patients, dans les services de réanimation adulte.

Auteur Année Pays Référence À l’admission En cours Total

Thuong et al. 2003 France [10] 17,0 26,0 43,0Betrhelot et al. 2001 France [9] 11,9 32,2 44,1Bonten et al. 1999 Pays-Bas [8] 13 22,0 35Bergmans et al. 1998 Pays-Bas [7] 4,4 17,6 22Speijer et al. 1999 Pays-Bas [6] 10 15,6 25,6Talon et al. 1997 France [11] 4,2 18,9 23,1Bertrand et al. 2001 France [5] 4 12,1 16,1

10 N. Cabrolier et al.

dépistage systématique, les deux tiers des patients porteursne seraient pas détectés [5,10]. Le dépistage pourrait égale-ment avoir un intérêt dans l’épargne des antibiotiques anti-pyocyaniques du fait de sa bonne valeur prédictive négative :très peu de patients développent une infection à P. aeruginosasans avoir été préalablement porteurs. Cependant, cet intérêtpotentiel reste à confirmer [12].

Quelle est la part de l’acquisitionhospitalière d’origine exogène ?

L’avènement des outils de biologie moléculaire tels quel’électrophorèse en champ pulsé (PFGE) a permis de préciserl’épidémiologie de P. aeruginosa notamment dans l’identifi-cation des réservoirs hospitaliers pouvant être des sources decontamination. La part relative des sources endogènes (lepatient est admis dans le service avec « son » P. aeruginosa)et exogènes (il l’acquiert au cours de son séjour) varie entreles différents établissements de santé, entre deux unités desoins intensifs, mais aussi au sein d’un même service de soinsintensifs en fonction de la période considérée. Globalement,les études disponibles associant dépistage et génotypagesuggèrent un taux d’acquisition exogène en réanimationd’environ 50 % (Tableau 2) [5,7—10,13—15].

Quel est le rôle de l’environnementhydrique dans l’acquisition exogène ?

Les études comprenant des prélèvements séquentiels despatients (dépistages + prélèvements cliniques) et des pointsd’eaux associés au génotypage des souches permettentde répondre à cette importante question. Les études

Tableau 2 Principales études évaluant la part de l’acquisition hode réanimation adulte.

Auteur Année Pays

Thuong et al. 2003 France

Ortega et al. 2002 Pays-Bas

Berthelot et al. 2001 France

Bertrand et al. 2001 France

Bergmans et al. 1998 Pays-Bas

Rogues et al. 2007 France

Johnson et al. 2009 États-UnisBonten et al. 1999 Pays-Bas

correspondant à ces critères et réalisées hors épisode épidé-mique identifié sont présentées dans le Tableau 3. La res-ponsabilité des points d’eau dans la contamination despatients est évaluée en moyenne à 25 %, variant de 10 à50 % [9,14,16—23]. Toutefois, les données de la littératureconcernant cette question sont contradictoires. De nom-breuses études indiquent que les points d’eau sont unesource importante de P. aeruginosa en réanimation, notam-ment en période épidémique, alors que d’autres étudesn’identifient qu’un faible lien épidémiologique entre lessouches environnementales et les souches issues despatients. Cette opposition peut s’expliquer par des différen-ces méthodologiques (fréquences de prélèvements dif-férentes d’une étude à l’autre) et surtout des différencesentre services de réanimation : type de réanimation, varia-bilité des patients, pression de sélection antibiotique,procédures d’hygiène, entretien des points d’eaux. L’appli-cation de procédures de décontamination permet deréduire voire d’éliminer la bactérie à partir de sourceshydriques, principalement les parties distales des robinets,et l’arrêt de certaines épidémies apporte un argumentsupplémentaire en faveur de l’efficacité de ces procédures[24,25].

Quelle est la structure phylogénétique dessouches isolées à l’hôpital ?

De nombreuses études concordantes montrent que la struc-ture de population de P. aeruginosa est panmictique, c’est-à-dire non-clonale. Les différents « clones » de P. aeruginosasont égaux en termes de pathogénicité. Une souche d’origineenvironnementale peut être pathogène et aucun clonespécifique n’est associé à un habitat (ou une pathologie)

spitalière d’origine exogène de P. aeruginosa dans les services

Référence Taux d’acquisitionexogène (%)

[10] 70,0[13] 64,0[9] 55,6[5] 53,5[7] 41,7[14] 41,7

[15] 31,0[8] 22,7

Tableau 3 Principales études comparant le génotype de souches de P. aeruginosa isolées chez des patients et celles isolées del’environnement hydrique proche.

Auteur Année Pays Référence Points d’eau positifs Patients positifs %a

Ferroni et al. 1998 France [17] 21/118 (17,7 %) 3/14 21,4Berthelot et al. 2001 France [9] 34/NR 3/12 25,0Trautmann et al. 2000 Allemagne [23] 49/72 (68 %) 5/17 29,4Reuter et al. 2002 Allemagne [19] 150/259 (57,9 %) 13/31 42,0Vallès et al. 2004 Espagne [20] 93/149 (62,4 %) 16/39 41,0Blanc et al. 2004 Suisse [21] 21/216 (10 %) 36/132 27,3Trautmann et al. 2006 Allemagne [22] 60/143 (41,9 %) 8/16 50,0Rogues et al. 2007 France [14] 65/673 (9,5 %) 55/484 11,4Cholley et al. 2008 France [16] 193/224 (86,2 %) 1/14 7,1

a Patients colonisés par une souche préalablement isolée dans l’environnement hydrique.

Épidémiologie et facteurs de risques des infections liées à Pseudomonas aeruginosa 11

spécifique [26]. Toutefois, ce consensus est contredit parl’émergence et la persistance de souches hospitalièresmulti-résistantes appartenant à quelques clones. Ces souchesproduisent fréquemment des métallo-bêta-lactamases (MBL),des BLSE ou des oxacillinases à spectre large. L’étude de lastructure phylogénétique de ces souches MDR par MLST (mul-tilocus sequence typing) permet de déterminer la macro-épidémiologie de cette sous-population de P. aeruginosa.Edelstein et al. [27] ont récemment mis en évidence unedissémination majeure du clone ST235 producteur de VIM-2 en Russie, Biélorussie et Kazakhstan entre janvier 2002 etdécembre 2010. En Asie, il a été démontré que ce cloneST235 jouait un rôle dans la propagation des gènes codantpour les MBL [28]. Dans l’est de la France, une étude sur dessouches MDR isolées de différents hôpitaux a montré que plusde 60 % de ces souches présentent une ST à distributioninternationale (ST111, ST175 et ST235) [29]. Il existe doncune diffusion internationale de certaines souches clonales,volontiers multi-résistantes, à risque épidémique. Ce fait està prendre en compte dans la prévention des infections àP. aeruginosa.

Conclusion

L’épidémiologie de P. aeruginosa se révèle être complexe etvariable en fonction des sites et dans le temps. Les facteursliés à l’hôte sont le plus souvent non modifiables mais desactions sur l’environnement ou la prise en charge sontpossibles via notamment une approche globale multifacto-rielle avec le respect des mesures d’hygiène, la maîtrise del’environnement hydrique, ainsi que le bon usage des anti-biotiques.

Déclaration d’intérêts

Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d’intérêts enrelation avec cet article.

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