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