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55es JOURNÉES DE BIOLOGIE CLINIQUE NECKER – INSTITUT PASTEUR

Multirésistance aux antibiotiques : l’émergence des entérobactéries productrices de carbapénèmasesPatrice Nordmanna,*, Laurent Dorteta, Laurent Poirela

a Service de bactériologie-virologieINSERM U914 “Emerging resistance to antibiotics”Hôpital de Bicêtre (AP-HP)78, rue du Général-Leclerc94275 Le Kremlin-Bicêtre cedexFaculté de médecine Paris Sud – Bicêtre

* Correspondancepatrice.nordmann@bct.aphp.fr

1. Introduction

Les résistances multiples aux antibiotiques émergent actuellement dans le monde entier, tout particulièrement parmi les principales espèces de bacilles à Gram négatif comme les entérobactéries (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter sp…) [1]. Ces entérobacté-ries sont particulièrement importantes pour l’Homme puisqu’elles sont responsables des infections microbiennes les plus fréquentes. Certaines espèces d’entérobactéries sont à la source d’infections typiquement nosocomiales (K. pneumoniae), alors que d’autres sont responsables d’infections nosocomiales et communautaires (E. coli). Ce différentiel nosocomial/communautaire revêt une impor-tance particulière car le contrôle des épidémies de souches multirésistantes communautaires est beaucoup plus diffi-cile que leur contrôle en milieu hospitalier. Le problème de la résistance aux antibiotiques chez les entérobactéries est dominé actuellement par celui de la résistance aux carbapénèmes [2]. Les carbapénèmes sont en effet les β-lactamines développées le plus dernièrement et ont le spectre d’activité le plus large. Les molécules de cette famille d’antibiotiques commercialisées en France sont l’imi-pénème, le méropénème, l’ertapénème et le doripénème. Les carbapénèmes sont limitées à un usage hospitalier, prescrites majoritairement dans le cadre du traitement d’infections nosocomiales. L’excellente activité antibiotique des carbapénèmes est liée à la rapidité de leur pénétration transmembranaire et à leur stabilité vis-à-vis de la plupart des β-lactamases naturelles ou acquises. Cependant la résistance aux carbapénèmes observée de façon croissante est liée essentiellement à deux mécanismes [2]. Le premier mécanisme associe la production d’une céphalosporinase chromosomique ou plasmidique ou d’une β-lactamase à spectre élargi (enzymes qui hydrolysent très faiblement

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les carbapénèmes) et une modification de la perméation transmembranaire de ces antibiotiques. Le second est lié à l’expression de β-lactamases qui hydrolysent fortement les carbapénèmes, les carbapénèmases.

2. Importance clinique

et microbiologie

La diffusion des carbapénèmases chez les entérobactéries revêt une importance clinique particulière. En effet, ces β-lactamases ont le spectre d’activité le plus large hydro-lysant le plus souvent de nombreux types de β-lactamines. Les souches productrices de carbapénèmases sont en plus souvent résistantes à de multiples antibiotiques dif-férents (aminoglycosides, fluoroquinolones…) (figure 1) aboutissant à de véritables impasses thérapeutiques [2, 3]. Les gènes de ces carbapénèmases sont d’autre part le plus souvent plasmidiques et se transfèrent très facile-ment d’une espèce ou d’une souche d’entérobactérie à une autre [2]. Il n’est ainsi par rare de découvrir chez un même patient des souches appartenant à deux espèces d’entérobactéries différentes et produisant une même car-bapénèmase. Les patients sont porteurs sains (essentielle-ment dans la flore de leur tube digestif) d’entérobactéries productrices de carbapénèmases et plus rarement sont infectés [4]. Le portage est d’éradication spontanée lente (parfois plus d’un an). Aucun traitement actuellement ne peut éradiquer ce portageTrois grands types de carbapénèmases ont été décrits chez les entérobactéries : KPC, les métallo-β-lactamases et les oxa-cillinases de type OXA-48 [2-4]. Les carbapénèmases de type KPC hydrolysent toutes les β-lactamines et ont été d’abord identifiées aux États-Unis (Côte Est) puis dans de nombreux pays dont la France [2]. Ces souches KPC, essentiellement K. pneumoniae, sont isolées de patients hospitalisés [2]. La diffusion de ces souches s’est faite sur le plan international depuis le début des années 2000 avec des foyers désormais endémiques que sont les États-Unis, l’Amérique du Sud, la Grèce et l’Italie [2]. Les souches KPC isolées en France restent relativement rares (de l’ordre de 70, fin 2012) et le sont chez des patients provenant particulièrement d’Italie et de Grèce [2]. Le deuxième type de carbapénèmases est le groupe des métallo-β-lactamases [2]. Elles hydrolysent toutes les β-lactamines sauf l’aztréonam. Les enzymes de types IMP et VIM ont une distribution mondiale (mais semble-t-il stable) notamment parmi les entérobactéries hospitalières. Quelques rares pays font état d’un état endémique notamment la Grèce. En France, le nombre de ces souches est assez

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également parmi des patients communautaires dont le lien avec l’Afrique du Nord n’a pas été identifié. La diffusion de ces souches OXA-48 sur un mode épidémique voire endémique est donc particulièrement à craindre en France.

3. Identification

Dans la mesure où la perspective à courts termes de nou-veaux antibiotiques est particulièrement limitée [1], il est indispensable d’identifier le plus rapidement ces souches productrices de carbapénèmases [6] afin (i) d’adapter au mieux la thérapeutique de patients infectés (ii) de limiter leur diffusion tout particulièrement en milieu hospitalier. C’est pourquoi une directive de la Direction générale de la santé en France a été émise dès fin 2010 afin d’identifier les patients porteurs. La détection de patients infectés par de telles souches repose sur un premier screening basé sur l’analyse de sensibilité des souches infectantes [6]. De nombreuses techniques phénotypiques ont été utilisées pour identifier dans ces souches la présence de carbapé-nèmases. Elles sont de résultats tardifs (48-72 h), de sen-sibilité et spécificités variables et nécessitent du personnel additionnel. Les techniques moléculaires d’identification des gènes de carbapénèmases ont des excellentes spécificité et sensibilité mais ont un coût très élevé, nécessitent un personnel additionnel formé et leurs résultats sont obtenus relativement tardivement [6].La détection rapide de l’activité carbapénèmase est un impératif nécessaire de la gestion clinique des patients infectés ou colonisés. Deux techniques ont été mises au point dernièrement [6, 7]. La première technique correspond à la recherche d’une modification du spectre d’une carba-pénème sous l’effet de la présence de carbapénèmase.

limité (une quarantaine, fin 2012). Les métallo-β-lactamases de type NDM sont en revanche de diffusion mondiale rapide et récente [3]. Le réservoir désormais bien identifié de ces souches est constitué par le sous-continent indien mais également plus récemment les pays des Balkans, le Moyen-Orient et peut être l’Afrique du Nord, voire l’Afrique dans son ensemble. Les premiers cas de souches exprimant NDM l’ont été relativement récemment en 2008. La gravité de la diffusion de ces souches NDM tient à plusieurs facteurs ; la taille du réservoir (notamment sous-continent indien peut être plusieurs centaines de millions de patients au moins à l’étape de simple portage), l’impossibilité de contrôler ce réservoir qui ne cesse de s’étendre, la multirésistance quasi-constante de ces souches (figure 1), la nature de ces enté-robactéries (E. coli, K. pneumoniae) qui sont des espèces nosocomiales et communautaires. Le dernier groupe de carbapénèmases identifié chez les entérobactéries est celui des enzymes de type OXA-48 [5]. Ces β-lactamases ont un spectre d’hydrolyse plus limité que celui des deux autres groupes de carbapénèmases puisqu’elles hydrolysent essen-tiellement les pénicillines et les carbapénèmes. En l’absence de co-production de β-lactamases à spectre élargi (20 % des souches), les souches OXA-48 demeurent sensibles aux céphalosporines notamment celles dites de troisième génération (céfotaxime, ceftazidime). La première souche productrice d’OXA-48 fut identifiée à partir d’un isolat turc [5]. Il semble que ces souches OXA-48 ont par la suite diffusé en Turquie puis en Afrique du Nord [5]. En France, OXA-48 est désormais la carbapénèmase la plus souvent identifiée (plus de 250 souches, fin 2012), ce qui est lié à nos étroites relations avec les pays d’Afrique du Nord. OXA-48 est iden-tifiée non seulement parmi des souches de K. pneumoniae de patients hospitalisés transférés d’Afrique du Nord mais

Figure 1 – K. pneumoniae multirésistante aux antibiotiques produisant une carbapénèmase NDM-1.

Sensibilité uniquement à la colistine et à la fosfomycine.Abréviations : TZP, tazobactam ; PIP, pipéracilline ; TIC, ticarcilline ; AMX, amoxicilline ; ETP, ertapénème ; TCC, ticarcilline/acide clavulanique ; CAZ, ceftazidime ; CF, céfalotine ; FOX, céfoxitine ; IMP, imipénème ; AMC, amoxicilline/acide clavulanique ; CTX, céfotaxime ; CXM, céfuroxime ; MEM, méropénème ; ATM, aztréonam ; FEP, céfépime ; CIP, ciprofloxacin ; CS, colistine ; NET, nétilmicine ; RA, rifampicine ; OFX, ofloxacine ; TE, tétracycline ; C, chloramphénicol ; TM, tobramycine ; NOR, norfloxacine ; TGC, tigécycline ; SXT, sulfaméthoxazole ; AN, amikacine ; FT, furanes ; FOS, fosfomycine ; CSS, sulfaméthoxazole/trimethoprim ; GM, gentamicine.

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dans les cinq prochaines années de nouveaux antibio-tiques efficaces sur des entérobactéries productrices de tous types de carbapénèmases [1]. Il est donc capi-tal de préserver autant que possible l’efficacité des molécules existantes. Dans la mesure où le contrôle mondial des réservoirs d’entérobactéries productrices de carbapénèmases et de la mobilité des patients porteurs (voyages, immigrations) est impossible, seul le diagnostic rapide de ces souches multirésistantes peut permettre de retarder leur diffusion et d’éviter en particulier le développement d’épidémies hospitalières rapidement incontrôlables.

Déclaration d’intérêt

Les auteurs déclarent être les co-inventeurs du Carba NP

test. Un brevet international correspondant au Carba NP test

a été pris au nom de INSERM Transfert, organisme tutélaire

de l’Unité INSERM 914.

Références

[1] Spellberg B, Blaser M, Guidos RJ, et al. Combating antimicro-bial resistance: Policy recommendations to save lives. Clin Infect Dis 2011 ;52(Suppl 5): S397-428.

[2] Nordmann P, Dortet L, Poirel L. Carbapenem resistance in Enterobacteriaceae ; here is the storm ! Trends Mol Med 2012 ;18:263-72.

[3] Nordmann P, Poirel L, Walsh TR, et al. The emerging NDM carbape-nemases. Trends Microbiol 2011 ;19:588-95.

[4] Schwaber MJ, Carmeli Y. Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae: A potential threat. JAMA 2008 ;300:2911-3.

[5] Poirel L, Potron A, Nordmann P. OXA-48-like carbapenemases: the phantom menace. J Antimicrob Chemother 2012 ;67:1597-606.

[6] Nordmann P, et al. Identification and screening of carbapene-mase -producing Enterobacteriacae. Clin Microbiol Infect 2012 ; 18:432-8.

[7] Nordmann P, Poirel L, Dortet L. Rapid detection of carbape-nemase-producing Enterobacteriaceae. Emerg Infect Dis 2012; 8:1503-7.

Il s’agit d’une application de la tech-nique de spectrométrie de masse (MALDI-TOF) [6]. Cette technique nécessite une mise au point fine, du personnel particulièrement entraîné et l’existence d’un spectromètre de masse dans le laboratoire (80 000 à 120 000 euros). La seconde tech-nique de diagnostic rapide est le Carba NP test [7]. Le principe de ce test repose sur l’identification d’une acidification du milieu liée à l’hydrolyse d’une carbapénème (imipénème) par une carbapénèmase quelle qu’elle soit (figure 2). L’indicateur de pH change de couleur lorsque le milieu devient acide. Cette technique est particulièrement rapide (30 min à 60 min) ne nécessite aucun matériel de coût important ni de personnel entraîné. Elle est sensible et spécifique (100 %). Elle peut être réalisée à partir de souches isolées ou directement à partir des prélèvements cliniques (hémocultures). Plus d’une cinquan-taine de laboratoires dans le monde utilisent désormais le Carba NP test. Sa commercialisation devrait interve-nir dans le courant de l’année 2014.La détection des porteurs sains est particulièrement importante pour prévenir le développe-ment d’épidémies à bactéries multirésistantes en milieu hospitalier [4]. Elle s’adresse essentiellement à deux types de patients ; les patients transférés de tout hôpital étranger et les patients des unités à risques (réanimation, chirurgie lourde, immunodéprimés, greffés). Ce dépistage repose actuellement sur un screening des selles des patients par l’utilisation de géloses sélectives permettant d’identifier des souches suspectes, résistantes aux carbapénèmes [6]. Après cette étape de culture (24 h), le screening des souches productrices de carbapénèmases peut se faire notamment par l’utilisation du Carba NP test.

4. Conclusion

Le contrôle de la diffusion de ces souches productrices de carbapénèmases revêt une importance particulière car il n’y aura pas vraisemblablement de mise sur marché

Figure 2 – Principe du test de diagnostic rapide, Carba NP test.