Persistance bactérienne et

biofilms dans les IOA

Impact pour la conduite

de l’antibiothérapie

Dr Olivier Lesens

CHU de Clermont-Ferrand, Maladies

Infectieuses et Tropicales

Plan

Recommandations françaises et biofilm

Définition « clinique »

Formation du biofilm et conséquence pour

l’antibiothérapie

Pénétration des antibiotiques dans le biofilm

Efficacité des antibiotiques sur le biofilm

Quel avenir pour les thérapeutiques anti-

biofilms?

Recommandations françaises et biofilm (2009)

3.1.1 Biofilm et biomatériaux

Conséquence :

- une limitation de l’activité de certains antibiotiques, variant

en fonction de la souche bactérienne en cause,

Ce biofilm s’étend en quelques jours à toute la surface du

matériel expliquant qu’un lavage chirurgical tardif au-delà

de 15 jours soit inefficace.

Ces constatations physiopathologiques expliquent la

nécessité, le plus souvent, de l’ablation du matériel et ce

d’autant que : l’infection est ancienne, l’implant est

descellé, l’état immun du patient est défavorable.

Définition « pratique clinique »

Un biofilm est une communauté de cellules

microbiennes

– agrégées entre elles

– adhérant à une surface

– secrétant une matrice, qui peut contenir des composants de

l’hôte (plaquettes, fibrine…)

Jung CJ et al. Platelets enhance biofilm formation and

resistance of endocarditis-inducing streptococci on the injured

heart valve. J Infect Dis. 2012 Apr;205(7):1066-75

– Qui communiquent (Quorum sensing)

Conséquences

Tolérance accrue aux antibiotiques

Persistance chez l’hôte malgré le système

immunitaire

– Infection chronique

– Récurrence

Par opposition: cellules planctoniques

Formation du biofilm

attachement initial; attachement irréversible; maturation I; maturation II; dispersion.

Chronicité

Bactériémie

Conséquences probables pour l’antibiothérapie

Rapidité de formation

– Traitement précoce

– Débuté en per-opératoire, après la réalisation des

prélèvements

Efficace d’emblée

– Connaissance du germe en cause

– Large spectre initial, secondairement adapté

Prise en compte de l’efficacité de l’antibiotique sur le biofilm?

Facteurs actuellement pris en compte: – Sensibilité du germe CMI

– Pénétration dans le site infecté, concentration élevée

– Emergence de résistance, résistance induite (clindamycine)

– Biodisponibilité (relai oral)

– Interactions, tolérance, terrain

Biofilm? – Pénétration

– Efficacité Sur les bactéries

Sur la structure

Coefficient de diffusion/eau

pure = 28%

Aucune modification de la

structure du biofilm n’est

survenue lors de l’exposition

à la daptomycine

Utilisation d’un marqueur

d’une taille similaire à la

plupart des ab

Diffusion correcte du

marqueur dans le biofilm

Cl: la pénétration dans le

biofilm n’est sans doute pas

le problème principal

Vancomycine, rifampicine

Dunne WM Jr et al. Diffusion of rifampin and vancomycin through a Staphylococcus epidermidis biofilm. Antimicrob Agents Chemother. 1993

– « These observations provide evidence that bactericidal levels of vancomycin, rifampin, or both can be attained at the surface of an infected implant. Despite this, sterilization of the biofilm was not accomplished after 72 h of treatment ».

Darouiche RO et al. Vancomycin penetration into biofilm covering infected prostheses and effect on bacteria. J Infect Dis. 1994

– «failure of glycopeptide antibiotics to cure prosthesis-related infection is not due to poor penetration of drugs into biofilm but likely due to diminished antimicrobial effect on bacteria in the biofilm environment ».

Zheng Z, Stewart PS. Penetration of rifampin through Staphylococcus epidermidis biofilms. Antimicrob Agents Chemother. 2002

– « Rifampin penetrated biofilms formed by Staphylococcus epidermidis but failed to effectively kill the bacteria »

Efficacité des ab sur les bactéries du biofilm

Les pathogènes semblent normalement sensibles aux antibiotiques car les techniques conventionnelles ne testent que les bactéries planctoniques

Nécessité d’un antibiogramme « biofilm »

Multiplicité des techniques dans la littérature

Multiplicité des définitions pour une même technique

– CMIB: CMI du biofilm

( BMIC= Biofilm Minimal Inhibitory Concentration) , sensibilité des bactéries libérées par le biofilm.

– CMEB : Concentration Minimale d’Eradication du Biofilm

(MBEC= Minimal Biofilm Eradication Concentration,) Sensibilité des bactéries dans le biofilm

Les problèmes

Mise en œuvre simple

Reproductibilité/standardisation

Valeur des résultats pour la clinique

Efficacité/éradication

Minimal biofilm eradication concentration The MBECTM High-throughput (HTP) Assay

Système à 96 puits pour tester des biofilms

Formation du biofilm

Suspension

bactérienne 18 μL

+ 162 μL TSBG

Minimal biofilm eradication concentration

MEBC = concentration minimale en ab capable de supprimer toute croissance bactérienne visible

The peg lids were then removed and replaced with a conventional microtiter plate lid. The recovery plates were incubated at 37°8C. After 2, 5, and 24 h, 10 ml of each sample were obtained and inoculated on MH agar plates and incubated at 37°8C for 24 h. After 24 h the colony forming units (CFU) were counted

5. After sonication, remove the peg lid from the recovery plate and

replace the original lid of the microtire plate. The lid of the MBEC™

device may now be discarded into autoclave garbage.

6. Place the recovery plate in the incubator and incubate a minimum

of 24 to 72 h, depending on the organism being examined.

Journal of orthopaedic research, 2012

Résultats (1)

Time-Kill essay

Pour ed9

Biofilm/billes de ciments

Pas d’ab

Ciprofloxacine

Ciprofloxacine

+ rifampicine

Test de résistance Biofilm sur bille de

cimments

Exposition ab 16h

TSBG 8h

x3

Récupération biofilm

TSBG

agar

TSBG agar

+ rifampicine

Résistance avec toutes les associations

Moins avec cipro/rifamp

2mg/L

Conclusion

Intérêt de l’association cipro/rifamp

Levoflo/rifamp?

Sensibilité FQ et rifamp des entérocoques?

Aucune association n’est capable

d’éradiquer complètement le biofilm, même

de slt 24h

Apparition de résistance à la rifampicine

Efficacité et tolérance de la rifampicine en association pour le traitement des infections ostéoarticulaires sur prothèse (IOAP) à Enterococcus spp. E. Fiaux, M. Etienne, N. Frebourg, F. Dujardin, H. Migaud, E. Beltrand, L. Legout, C. Loiez, L. Lemée, F. Caron, E. Senneville

ABSTRACT 135/34O, RICAI 2011

20 IOA à entérocoque sur prothèse

– 7 patients: Levo/rifamp

– 8: amox/rifamp

– 2: LNZ/rifamp

– 3: téico/rifamp

A 2 ans: taux de rémission = 70%

Echec = lavage avec maintien du matériel

Méthode du ring test:

Mesure : 5 BFI< biofilm installé

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

BF

I

Temps (heure)

Témoin Urokinase(5000 U/mL final)

Témoin Bactérie

Bactérie + Urokinase(5000 U/mL final)

Effet de l’Urokinase sur un biofilm établi de Staphyloccocus epidermidis

Idem: Trypsine, Lysosyme,

Protéase, Lipase

-2log, p<0,05

Conclusion

Utiliser des doses élevées

La rifampicine reste l’antibiotique le plus

intéressant

Efficacité partielle

Antagonisme

vancomycine/rifampicine

In vitro

En pratique

Il manque encore un outil de référence pour tester la

sensibilité des bactéries dans le biofilm en pratique

clinique

Simplicité, standardisation, reproductibilité, coût

acceptable

Problème de l’efficacité sur la structure du biofilm

Problème de la pertinence de ces tests pour guider

l’antibiothérapie

Blaise R. Boles, Trends in Microbiology. 2011

La constitution du biofilm a un coût pour la bactérie → capacité à détruire

le biofilm et à migrer

Dispersion du biofilm

Modèle de lapin

Conclusion

Traitement précoce, fortes doses

Rifampicine

Avenir:

– Antibiogramme « biofilm » aidant à la prescription

– Utilisation d’autres moyens pour disperser le

biofilm