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Antibiogramme

P.L. TOUTAIN

ECOLENATIONALEVETERINAIRE

T O U L O U S E

Update mai 2013

Pour aller sur notre site si vous avez récupéré nos dia ailleurs

2

L’antibiogramme

1. Objectif

2. Réalisation

3. Interprétation

4. Valeur prédictive en clinique

3

• Rechercher, in vitro , la sensibilité d'une souche bactérienne aux antibiotiques et exprimer le résultat de façon utile pour le clinicien en termes de sensibilité ou de résistance vis à vis des résultats cliniques attendus

L’antibiogramme est un test (Antimicrobial Susceptibility Testing ou AST en anglais)

Objectif de l'antibiogramme

4

L’antibiogramme

1. Objectif

2. Réalisation

3. Interprétation

4. Valeur prédictive en clinique

5

Technique des disques

6

Disc

complete inhibition

delayedgrowth

partial inhibi-

tion

stimulated growth

AGAR MEDIUM

Lorian, p18

Croissance bactérienneautour d'un disque

8

La réalisation d’un antibiogramme exige une standardisation rigoureuse des méthodes pour être

reproductible et utilisable(recommandations précises par les organisations

normatives type CLSI ou EUCAST)et il est impossible d’utiliser les normes

interprétatives d’un organisme normatif comme le CLSI si l’antibiogramme n’est pas réalisé selon les

recommandations de cet organisme

11

Ne peut apporter d'information utile que sur des souches bactériologiquement pures et étiologiquement sûres Même si l'isolement est polymicrobien la souche testée•Doit être pure - comment identifier les coli à potentialité pathogène des autres coli ? - germes difficiles à cultiver•Etiologie sûre - prélever sur animaux vivants et non morts - vérifier qu'aucun traitement antibiotique n'a été administré à l'animal prélevé

Réalisation de l'antibiogramme

12

Sensibilité in vitro à l’amoxicilline et la gentamicine de 20

isolats différents de E Coli provenant du même prélèvement

On notera l’hétérogénéité des résultats suggérant que la population responsable de l’infection n’est pas homogène mais se présente plutôt comme un  mélange avec des germes ayant des CMI individuelles allant de 1 à 10

Walker: antimicrobial susceptibility testing ; Page 13

14

Résultats: une zone d'inhibition (diamètre) • dépend de la sensibilité du germe • à la limite de la zone d'inhibition, les concentrations en antibiotique sont égales à la CMI

• Courbe de concordance entre le diamètre d'inhibition et les CMI

Réalisation de l'antibiogramme

15

Relation entre une zone d’inhibition et la CMI:

Les courbes de concordance

17

128

32

8

2

0.5

0.06

6 10 20 30 40Zone diameters

(mm)

MIC (µg/ml)

Ampicillin 10 µg

Lorian, p37

Droite de concordance

On notera l’extrême dispersion des diamètres pour une CMI donnée ce qui veut dire qu’un antibiogramme est peu précis pour informer sur une CMI

18

L’antibiogramme

1. Objectif

2. Réalisation

3. Interprétation

4. Valeur prédictive en clinique

19

Objectifs de l’interpretation de l'antibiogramme:

assister le thérapeute à choisir un antibiotique pour le germe

responsable de l’infection en le classant en sensible (S), intermédiaire

(I) ou résistant (R) vis-à-vis d’un traitement antibiotique

21

Antibiogramme

• Du point de vue du clinicien, les antibiogrammes sont des « tests » pour lesquels ils sont en droit d’exiger de connaître les performances prédictives comme pour tout test biochimique etc.

• Actuellement pas de validation clinique des performances des antibiogrammes

22

In vitro sensitivity of coliform pathogens in the udder and the outcome of treatment for clinical mastitis

• Antibiotic : sulphonamide / TMP

E. colin= 228

Sensitive (72.4)

Resistant (27.6%)

Cure 89.1%no cure 10.9%

Cure 74.6%no cure 25.4%

Odds ratio : 2.75 ; IC95 (1.29-5.8)(rapport des cotes)

Spighel, Vet. Rec. 1998, 7: 135

23

In vitro sensitivity of pathogens in the udder and the outcome of treatment for clinical and subclinical mastitis

• Antibiotic : cephalothin

Pathogensn= 187

Sensitive (72.4)

Resistant (27.6%)

Cure 82%no cure 18%

Cure 75%no cure 25%

Apparo et al 2008 J dairy Sci

24

Vitesse de guérison similaire pour des mammites dues à des germes classés comme sensibles ou résistants

(traitement avec de la céphapirine ou de l’oxytétracycline

25

Clinical success & value of susceptibility test

26

27

La règle des 90-60%

• Pour de nombreuses infections, il a été montré que le pourcentage de succès clinique était de 90% pour les germes déclarés sensibles et de 60% pour les germes déclarés résistants

• Nous n’avons pas de tests prédictifs de la résistance clinique

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Performances de l’antibiogramme:

• Propriétés intrinsèques

– Sensibilité

– Spécificité

• Propriétés extrinsèques: les probabilité post-test

– Valeur prédictive positive(VPP)

– Valeur prédictives négative (VPN)

• Elles dépendent des propriétés intrinsèques du test (spécificité et sensibilité) et de la prévalence des pathogène sensibles et résistants

31

L’antibiogramme: validité clinique

• L’utilité clinique de l’antibiogramme dépend de sa valeur prédictive (VP)

• VP est rarement rapportée dans les essais cliniques

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Valeur prédictive positive et négative d’un antibiogramme

Résultat ATB

Sensibilité Clinique

OUI Succès

NON Echec

VP:

Valeurs prédictives

SENS Vrai

SENS

Faux

SENS

VP SENS:

Proba(succès)/SENS

RES Faux

RES

Vrai

RES

VP RES:

Proba(échec)/RES

VP sensible = P (succès/sensible) = VS / (VS+FS)VP résistant = P (échec /résistant) = FR / (FR+VR)

33

Predictive value of susceptibility test

Clin

ica

l re

sp

on

se

PVs = predictive value of SPVr = predictive value of R

Pourquoi de faibles valeurs prédictives des antibiogrammes

en MV?

35

36

Faible valeur prédictive des Antibiogrammes vétérinaires liée à :

la détermination des classes critiques (S, I, R) qui est fondée sur les valeurs issues de l’humaine sauf pour le CLSI

qui a un comité vétérinaire

Comment sont déterminées les concentrations critiques et les des

antibiogrammes?

37

38

Les deux étapes1. Détermination quantitative des breakpoints en

termes de CMI (des concentrations)

2. Détermination qualitative en classes (S, I ,R)

39

Qui détermine les valeurs critiques

• En France pour les germes vétérinaires: CA-SFM (Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie) (comité vétérinaire)

• En europe pour la médecine humaine et par délégation de l’EMA: EUCAST (European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing) of the European Society of Clinical Microbiologt and infectious Diseases (ESCMID) (certains antibiotiques et pathogènes vétérinaires sont considérés par EUCAST)

• Au niveau international notamment pour les germes vétérinaires: CLSI ( Clinical & Laboratory Standards Institute) (ex NCCLS) (USA) : comité vétérinaire (VAST)

40

Un site qui explique l’approche CLSI pour la médecine vétérinaire

Le CLSI donne des breakpoints spécifiques à une espèce et à un ou plusieurs germes; par exemple les breakpoints de l’enrofloxacine sont donnés pour les bovins pour Pasteurella multocida, Mannheimia haemolitica et Histophillus somni mais ces breakpoints ne sont pas utilisables pour Staphylococcus aureus issu d’une mammite bovine ou pour tout autre espèce animales

41

Comment sont déterminées les valeurs critiques (breakpoints) : approche théorisée par le CLSI

42

Première étape:Détermination de

concentrations seuils (cutoff) à caractère

épidémiologique, clinique et PK/PD

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Notions de cutoff (CO) & de breakpoints (BP) par le CLSI

• Plusieurs types de CO:– CO épidémiologique:

• Valeur de la CMI séparant la population sauvage des populations ayant mis en place des mécanismes de résistance

– CO cliniques:• Valeur des CMI séparant les souches pour lesquelles la probabilité de

succès thérapeutique est grande ou faible pour un traitement standard– CO PK/PD

• Valeurs des CMI qui peuvent permettre l’obtention des valeurs critiques des critères PK/PD (ex: valeur de la CMI qui permet au rapport AUC/MIC d’atteindre une valeur de 125 h chez 90% des sujets pour le schéma posologique recommandé d’une fluoroquinolone.

– A partir de ces VC on fixera les Breakpoints (valeurs finales uniques)

44

Le cutoff épidémiologique

45

Distribution des CMI: Actinobacillus pleuropneumoniae (n=106)

CMI (µg/mL)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.25 0.5 1 2 4 8

bac

téri

es %

Distribution

Unimodale

46

Cutoff épidémiologique:Distribution bimodale

MIC

Fre

qu

en

cy

COWT

susceptible resistant

Valeur critique(Cutoff du CLSI)

48

• Distribution des CMI de populations bactériennes (ex n=500), représentative de la clinique (ayant une signification clinique), appartenant à différentes souches dont celles ayant mis en place des mécanismes de résistance

• On ne parle pas de souches sensibles ou résistantes lorsque l’on discute de la distribution des CMI dans une population mais de souches « sauvages » et de « non sauvages »

Détermination des valeurs critiques épidémiologiques :

Données microbiologiques

51

52

Cutoff clinique

• Question posée : quelle sont les concentrations plasmatiques qui prédisent un succès clinique

53

Cutoff clinique du CLSI

0.9

0 MIC

POC

COCLPO

C=

Pro

bab

ility

of

cure

MIC

•Détermination pendant les essais cliniques en mettant en relation les CMI et le succès clinique obtenu avec le schéma posologique testé

54

• Prise en compte des corrélations entre les échecs et les succès thérapeutiques en rapport avec les concentrations plasmatiques atteintes

• Pour les mammites on prend en compte des critères microbiologiques (éradication) ce qui nécessite des cultures bactériennes avant et après traitement

• Pour les pathologies respiratoires, on prend en compte les réponses cliniques (il faut 80% de succès pour une CMI donnée pour considérer le germe comme sensible)

Détermination des valeurs critiques : Données cliniques

56

Cutoff clinique

• Il n’y a aucune raison pour que le cutoff clinique soit le même que le cutoff épidémiologique

57

Exemple où le cutoff clinique (COcl) coupe la distribution des souches sensibles (COcl <COwt )

Sensible cliniquement

CMI

No

mb

re d

e s

ou

che

s in

hib

ées

Rem: les organismes normatifs se refusent en général de couper en 2

une distribution unimodale des sensibilités.

Le CLSI fait appel au CO PK/PD pour « arbitrer » entre les CO cliniques et épidémiologiques

Résistant cliniquement

COcl

58

Distinction entre « résistance

biologique » et « résistance clinique »

59

Résistance : biologique

• Définition biologique– une bactérie est considérée comme

résistante quand elle tolère des concentrations très supérieures à celles d'une majorité de souches de la même espèce.

60

Résistance : clinique

• Définition thérapeutique– une bactérie est considérée comme

résistante quand elle tolère des concentrations très supérieures à celles que l'on peut obtenir in vivo

61

Exemple où le cutoff clinique (COcl) couvre une sous population ayant mis en place des mécanismes de

résistance

63

En cas de divergence entre les valeurs des CO clinique

et épidémiologique , le COpkpd va servir d’arbitre

65

CO PK/PD

• Prise en compte des relations PK/PD pour donner un sens aux concentrations plasmatiques– AUC/CMI; T>CMI etc.

• Prise en compte de concentrations locales (CSF, urine etc.)

67

Conséquences de l’approche CLSI

• Il n’y a aucune raison d’avoir les mêmes cutoffs pour toutes les espèces, pour différentes maladies dans une même espèce etc.

• Mérites de l’approche CLSI: – « vétérinariser » les breakpoints– Expliciter la différence entre enjeux cliniques (individuels) et

épidémiologiques (collectifs, santé publique)

• Limites de l’approche CLSI: – en fait on ne sait pas trop comment établir proprement les

cutoffs cliniques et comment gérer la multiplicité des cutoffs

68

Etablissement des valeurs critiques en France par le comité vétérinaire

de la Société Française de microbiologie

Exemple de valeurs critiques correctement déterminés en MV

• Valeurs critiques retenues en France pour l’homme et utilisées en MV: 4 et 8µgmL

69

Valeurs critiques de la doxycyline pour S pseudintermedius chez le chien

• Doxycycline was more active than tetracycline in non-wild-type strains.

• Monte Carlo Simulations and target attainment analysis indicated a certainty of >90% for attaining an area under the curve (AUC)/MIC ratio of>25 with a standard dosage of doxycycline (5 mg/kg of body weight every 12 h) for strains with MICs of<0.125 g/ml.

• Tetracycline predicted doxycycline susceptibility, but current tetracycline breakpoints were inappropriate for the interpretation of doxycycline susceptibility results.

• Canine-specific doxycycline MIC breakpoints (susceptible,<0.125 µµg/ml; intermediate, 0.25 µg/ml; resistant,>0.5 µg/ml) and surrogate tetracycline MIC breakpoints (susceptible,<0.25 µg/ml; intermediate, 0.5 µg/ml; resistant,>1 µg/ml) were proposed

70

Valeurs critiques de la CMI pour la doxycycline chez le chien pour atteindre un indice PKPD (AUCMIC) de 13, 25 ou 40

• Ces courbes donnent les valeurs critiques des CMI (axe des X) pour assurer dans 90% de la population canine une AUC/MIC de 40, 25 ou 13h; pour l’AUC/MIC de 25 (c’est-à-dire pour assurer une concentration plasmatique moyenne égale à la CMI du germe à éradiquer sur 24h chez 90% des chiens avec de la doxycycline à 5mg/kg deux fois par jour , il ne faut pas dépasser une CMI critique de 0.25µg/mL on encore on ne pourra pas assurer avec une antibiothérapie probabiliste chez le chien des concentrations plasmatiques moyennes au moins égales à celle de la CMI que pour des germes ayant une CMI égales ou inférieures à 0.25µg/mL

71

Distribution des CMI pour S pseudintermedius chez le chien pour la doxycycline

• canine-specific doxycycline MIC breakpoints (susceptible,<0.125 µg/ml; intermediate, 0.25 µg/ml; resistant,>0.5 µg/ml) and zone diameter breakpoints (susceptible,>25 mm; intermediate, 21 to 24 mm; resistant,<20 mm)

72

L’amoxicille chez le porc(American Journal of Veterinary

Research 2014)

• Use of Monte Carlo simulation to determine pharmacodynamic cut-off values of amoxicillin to establish a breakpoint for antimicrobial susceptibility testing in pigs

73

74

The current BP for Amoxicillin in pigs

75

CLSI/VAST approved interpretive criteria for antimicrobials used in food animals without sponsor-provided data for development of interpretive criteria

related to label applications.

Breakpoint for ampicillin/amoxicillin are derived from human data

S=8µg/mL

76

Data: N=191 individual curves (rich data) from 4 lab corresponding to 8 formulations

Routes

SourcesIV oral IM

1 8 8 80

2 8 8

3 50

4 5 24

Total 21 66 104

77

Amoxicillin: raw data

IM; Site2; 15mg/kg;LOQ=25ng/ml; Oral (premix); site3

20mg/kg;LOQ=25ng/mL;

N=80 N=40

78

Plasma concentration of amoxicillin in pigs (oral route; 4 sites)

For visual inspection, Concentrations scaled to a nominal dose of 20mg/kg

79

Step 2:Monte Carlo Simulations (oral route)

• Computation of the time for which free plasma concentration are above MIC from 0.0625 to 4µg/mL for different dosage regimen

80

Monte Carlo Simulations: oral route Influence of the total dose (10 to 40 mg/kg per 24h) and its splitting (1 to 4 administration vs infusion over 15h) on the TAR (90% of pigs above a MIC over 40% of the dosage intervale.g: for a total dose of 20mg/kg (4x5mg/kg at 3h interval), 89.94% of pigs are able to achieve the PK/PD breakpoint

Splitting

Mic values (µg/ml)

0.25

81

Monte Carlo Simulations: oral routeConclusion

With the current recommended oral dosage regimen (20 mg/kg) and for an optimal modality of administration (splitting the dose over 12h) , the critical MIC is of 0.25µg/mL for the oral route of administration

82

Conclusion from MCS

• The investigated PK/PD breakpoint are:– For oral route (20 mg/kg, : 0.25µg/mL– For IM route (30mg/kg) : 0.125 µg/mL

83

84

Établissement des valeurs critiques en France

• Les valeurs critiques issues de l’humaine (et encore utilisées en France par les laboratoires de diagnostic) ne prennent en compte aucune des spécificités de la MV (espèces animales, maladies différentes, schémas posologiques différents etc.)

• « vétérinarisation » actuelle mais uniquement via l’épidémiologie

85

Exemples de valeurs critiques du Comité de l’antibiogramme de la SFM inappropriées pour prédire les résultats cliniques chez le porc

• Doxycycline: S ≤ 4 µg/mL– Chez le porc les Cmax ne dépassent pas

1µg/mL (concentrations totales) ou 0.1 (concentrations libres) alors qu’il faudrait être au-dessus de 4µg/mL (concentrations libres) sur tout l’intervalle d’administration!

86

Exemples de valeurs critiques du Comité de l’antibiogramme de la SFM inappropriées pour les animaux

• Ampicilline: S ≤4 µg/mL– Chez le chien, la Cmax=3.6µg/kg pour la dose de

10mg/kg alors qu’il faudrait être au-dessus de 4 µg/mL sur tout l’intervalle de d’administration

87

Seconde étape: Définition de classes

qualitatives (S, I, R) pour exprimer les résultats en termes pratiques de prise de décision

pour le clinicien avec la prise en compte des diamètres

d’inhibition

88

•Classement en 2 ou 3 classes-sensible-intermédiaire-résistant

•Séparation des classes par des concentrations critiques (breakpoints)

Le classement des germes en classes

89

Classe dite « sensible »

• Classe correspondant aux germes pour lesquels le pronostic clinique est très favorable lorsque l’anti-infectieux est administré à la dose recommandée

• Cette classe a une bonne valeur pronostique

90

Classe dite « résistant »

• Germes pour lesquels le pronostic clinique est plus défavorable car les concentrations possibles avec la dose recommandée sont trop faibles

• En fait on ignore le pronostic clinique pour cette classe qui est très largement influencée par la présence ou non de faux résistants (voir plus loin)

91

Justification pour une classe intermédiaire

92

Classe dite « intermédiaire »

• Zone tampon pour gérer les incertitudes (erreurs) techniques et prévenir de déclarer comme sensibles un germe qui est en fait résistant (very major error) ou au contraire, de déclarer comme résistant un germe qui est en fait sensible (major error)

94

Difficultés liées à l’imprécision de la

courbe de concordance

95

128

32

8

2

0.5

0.06

6 10 20 30 40Zone diameters(mm)

MIC (µg/ml)

Ampicillin 10 µg

Lorian, p37

DROITE DE CONCORDANCE

Grande dispersion des CMI pour un diamètre donné

96

Détermination des diamètres critiques

d’inhibition à partir des breakpoints

97

Diamètre d’inhibition vs. CMI

• En pratique, on ne dispose que d’une information indirecte sur la CMI : le diamètre d’inhibition

• Compte tenu de la mauvaise qualité métrologique de cette mesure (grande variance) et de la nécessité d’adopter des règles de décision (S/ I / R) qui soient conservatrices, on aura des possibilités d’avoir des faux positifs et de faux négatifs

98

CMI vs. diamètre d'inhibition

• La donnée est un diamètre d'inhibition

• Il doit informer sur la CMI

• Les diamètres critiques sont retenus pour minimiser les faux sensibles (déclarer sensible un pathogène résistant)

99

Règles de décision pour classer les zones de diamètres d’inhibition (error rate-bounded method)

<0.05

Se

ns

ible

rés

ista

nt

>25

25

12.5

6.2

3.1

1.6

0.8

0.4

0.2

0.1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

CMI µg/mL

diametre (mm

Vrai sensible

Erreur majeure non acceptée

Zone des faux

sensibles

Faux résistants

SIR

Erreur mineure acceptée

101

Conséquences pratiques du caractère imprécis de la définition des classes S, I & R

• Mauvaise valeur pronostique de la classe R

• Biais de prescription

102

Problème lié aux faux résistants

• On recherche un autre antibiotique plus actif ce qui n’est pas forcement une bonne nouvelle en termes de santé publique

103

Antibiogramme et biais de prescription

• Il a été montré en médecine humaine que les résultats d’antibiogramme sont susceptibles de guider le choix des praticiens vers de nouveaux antibiotiques testés– (voir Tan & al in: JAC 2003 51 379 et Cunney & Smith in: Int J

Antimicrob Agents 2000 14 13-10)

• Dans certains pays, on refuse pour un antibiogramme fait pour un animal de donner la sensibilité aux antibiotiques récents pour en éviter leur usage vétérinaire

104

Quel est le futur en matière de prédiction de la résistance

• Identification et caractérisation rapide des gènes de résistance (PCR etc.)

• Les méthodes génotypiques ne peuvent détecter que la résistance et ne mesure pas la sensibilité – on continuera d’avoir recours aux méthodes

phénotypiques

Antibiogramme et infections locales (EMA guideline 2011)

• For antibacterial agents or specific formulations of antibacterial agents that are anticipated to have only a local antibacterial action when administered:– By the topical route (e.g. to skin, mucus membrane, ears and eyes)

– By inhalation

– By the oral route

• it is currently not considered appropriate that susceptibility testing breakpoints should be set (regardless of whether there are established breakpoints applicable to systemic administration of the same active substance). – The possible exception would be in the case that sufficient clinical experience has

been amassed during routine use that a clinical susceptibility test breakpoint can be derived that is relevant to the local antibacterial effect.

• In all other instances it is currently recommended that Section 5.1 of the SPC should state that susceptibility test breakpoints relevant to the route of administration cannot be set.

105