PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 1

Le site d’infection

P.L. TOUTAIN

ECOLENATIONALEVETERINAIRE

T O U L O U S E

Update Mai 2013

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Les 3 questions auxquelles on doit répondre avant d’entreprendre une antibiothérapie

1. Où se trouve le site d’action de l’antibiotique (biophase)

2. Où est localisé le pathogène: en intra- ou en extracellulaire ?

3. Quelle est la signification thérapeutique des concentrations tissulaires?

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse

Ispaïa 2010 -3

Q1: où est localisé le pathogène

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Le site d’infection

• Point de départ: toujours tissulaire

• La bactériémie: présence transitoire de bactéries dans le sang correspondant au passage du pathogène du foyer initial d’infection vers la circulation

• La voie sanguine assure la diffusion de l’infection

• La multiplication du pathogène dans le sang est minimale ou nulle

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Le cas des mammites

Pathogènes LaitCanaux

Parenchyme VacheInf.systèmique

Streptococcus agalactiae

+++ - -

Streptococcus spp +++ + -Staphylococcus aureus + +++ -Staphylococcus spp +++ - -Coliformes + - +++Mycoplasmes, autres GN

- - +++

6

Les sites d’infection possibles

• 3 localisations possibles despathogènes

Extracellulaires

S. pneumoniaeE. coliKlebsiellaMannhemia; pasteurellaActinobacillius pleuropneumoniaeMycoplasma hyopneumoniaeBordetala bronchoseptica

Intracellular (facultatifs)

S. aureus (mammites)S. typhiListeriaMycobacterium tuberculosisStreptococcus suis

Intracellulaires (obligatoires)

ChlamydiaeRickettsiaBrucellaLawsonia intracellularis(enterite proliferative du porc)Rhodococcus equi

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Localisation des pathogènes

Liquide interstitielsLa plupart des pathogènes

•S. Pneumoniae, E. Coli, Klebsiella

•Mannhemia ; Pasteurella

• Actinobacillius pleuropneumoniae •Mycoplasma hyopneumoniae

•Bordetalla bronchiseptica

Cellule(le plus souvent des phagocytes)

• Mycoplasma (some)• Chlamydiae• Brucella• Cryptosporidiosis• Listeria monocytogene• Salmonella• Mycobacteria• Rhodococcus equi• Lawsonia

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Les bactéries extracellulaires

• Peuvent se multiplier en dehors des cellules.• Elles causent la maladie par 2 mécanismes

principaux.– Induction d’une inflammation .– Elles produisent des toxines (possibilité de choc

septique).– Endotoxines.– Exotoxines.

• Les mécanismes de défense visent à éliminer la bactérie et à neutraliser les effets des toxines

Q2: où est la biophase

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La concentration plasmatique libre de l’antibiotique est celle qui contrôle la concentration de la biophase

AUClibre plasma = AUC libre LEC (biophase)

AB Liée

AB Libre

LEC = biophase

Diffusion/perméabilité

CelluleCytosol

L

L

organites

Barrières-physiologiques: cerveau, prostate, rétine

-Pathologiques (caillot, abcès, …)

Bac

téri

e

AB liée

AB libre

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Dans les infections aiguës des tissus non spécialisés, et en absence

d’abcès, les concentrations plasmatiques libres en antibiotique sont similaires aux concentrations

dans la biophase et elles servent de marqueur d’exposition

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Les indices PK/PD d’éfficacité (AUC/CMI,T>CMI et Cmax/CMI) sont tous basés sur des concentrations

plasmatiques libres et non tissulaires

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Conséquence de la localisation extracellulaire de la plupart des pathogènes: la non signification

thérapeutiques des concentrations tissulaires totales

• Comparison of tissue concentrations with MIC should be strongly discouraged (O. Cars 1997)

• The best surrogate marker is the plasma free antibiotic concentration

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2. Les sites subcellulaires d’infection pour les

pathogènes intracellulaires facultatifs & obligatoires

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 19

Localisation intracellulaire des pathogènes

Phagosome

Lysosome

Chlamydiae

Listeria

No fusion with lysosome

Phagolysosome

S.aureausBrucella

SalmonellaCoxiella burneti

pH=5.0

3

4

2

1

Fusion

pH=7.4

BB

B

B

B

B

B B

Cytosol

20

Aspects cinétiques pour une antibiothérapie intracellulaire

1. Quels sont les antibiotiques qui passent dans les cellules ?

2. Où se localise l’antibiotique dans la cellule

3. Quelle est l’activité de l’antibiotique dans un milieu intracellulaire ?

4. Quelle est la coopération entre l’antibiotique et les mécanismes de défense des cellules (cytokines)?

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 21

Localisation intracellulaire des antibiotiques

Phagolysosomevolume 1 to 5% of cell volume

pH=5.0

Macrolides (x10-50)Aminoglycosides (x2-4)

CytosolpH=7.4

Fluoroquinolones(x2-8)beta-lactams (x0.2-0.6)

Rifampicin (x2)Aminoglycosides (slow) Ion trapping for weak base

with high pKa value

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Activité des AB dans le milieu intracellulaire

Phagolysosome

Macrolides Aminoglycosides

CytosolpH=7.2

Fluoroquinolonesbeta-lactamsRifampicin

Aminoglycosides

Good Low or nul

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse

Ispaïa 2010 -27

La question des concentrations tissulaires (totales) en

antibiotique

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse

La communication des firmes pharmaceutiques sur les concentrations totales en antibiotique

dans un tissu

Nombreuses publications en MV pour promouvoir l’idée que les antibiotiques ayant des concentrations tissulaires totales élevées (quinolones et surtout, macrolides) sont

plus efficaces que ne le suggèrent les faibles concentrations plasmatiques

Tulathromycine

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse

Ispaïa 2010 -29

Ne pas confondre science, publicité rédactionnelle et marketing

Vrai mais les pathogènes ne sont pas là

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse

Ispaïa 2010 -30

Ne pas confondre science, publicité rédactionnelle et marketing pour la tildipirosine

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Considérations marketing

• Il est plus facile de promouvoir la vente d’un macrolide en vantant ses grandes concentrations tissulaires qu’en expliquant pourquoi de faibles concentrations plasmatiques sont efficaces

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 32

Que disent les scientifiques?

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Statements such as ‘concentrations in tissue x h after dosing are much higher than the MICs for

common pathogens that cause disease’ are meaningless

Mouton & al JAC 2007

Pourquoi une concentration tissulaire totale n’a pas de signification thérapeutique

• Elle est obtenue sur un homogénat tissulaire• l’AB n’est pas réparti de façon homogène dans un tissu

(LEC vs. intracellulaire) et à l’intérieur de la cellule, la répartition peut être très hétérogène (cytosol vs phagolysosome)

• Il en résulte qu’une concentration tissulaire totale peut tout aussi bien sous-estimer (bêtalactamines, aminoglycosides) que surestimer (quinolones, macrolides) les concentrations de la biophase (généralement extracellulaire

34

35

Méthodes actuelles pour l’étude des concentrations tissulaires des

antibiotiques

36

Microdialyse & ultrafiltration

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 38

Microdialyse: Principe • La sonde de microdialyse se comporte sur le plan

des échanges avec le milieu extracellulaire comme un capillaire sanguin

•There is an exchange of substances via extracellular fluid

•Diffusion of drugs is across a semipermeable membrane at the tip of an MD probe implanted into the ISF of the tissue of interest.

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 39

Qu’avons-nous appris des études de microdialyse?

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 40

Similarité des concentrations libres de la substances (Moxifloxacine) et des

concentrations dans les liquides interstitels du muscle et du tissu adipeux

Muller AAC, 1999 Time (h)

Total (plasma, muscle)free (plasma)interstitial muscleinterstitial adipose tissue

2 6 10 12 30 4020

100

1000

Co

nce

ntr

ati

on

(n

g/m

L)

41

Qu’avons-nous appris des études de microdialyse en cas d’inflammation?

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 43

Qu’avons-nous appris des études de microdialyse en cas d’inflammation?

• Une inflammmation aiguë a peu d’influence sur la pénétration tissulaire des antibiotiques

• “These observations are in clear contrast to reports on the increase in the target site availability of antibiotics by macrophage drug uptake and the preferential release of antibiotics at the target site a concept which is also used as a marketing strategy by the drug industry” Muller & al AAC May 2004

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 49

Conclusion 1: In acute infections, in non-specialized tissues (no

barrier), where there is no abscess formation, free serum levels of

antibiotics are good predictors of free levels in tissue fluid and must

be used to establish PK/PD indices

PL Toutain; Ecole Vétérinaire de Toulouse 50

• Conclusion 2 : Currently, no equivalent recommendation has been published with tissular concentration as PK input and that, for any tissue or any type of infection including intracellular infection.