Généralités sur les phénotypes de résistance des entérobactéries aux Bêta lactamines

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Habitat et pouvoir pathogène [5,7] :

Les entérobactéries sont pour la plupart des hôtes normaux de l’intestin de l’homme et des animaux. Ces bactéries représentent la majorité de la flore intestinale aéro-anaérobie. Chez l’homme, l’entérobactérie prédominante est Escherichia coli (E. coli). Parmi les nombreuses espèces d’entérobactéries, certaines sont trouvées dans l’environnement, d’autres chez les végétaux. Il en est qui ont un pouvoir phytopathogène.
Parmi les espèces qui peuvent être isolées chez l’homme, certaines (Shigella) sont constamment pathogènes. D’autres espèces se comportent comme des pathogènes opportunistes responsables d’infection chez les malades fragilisés (Klebsiella). Leur identification constitue une part importante du travail du laboratoire de bactériologie.

Caractères bactériologiques :

Caractères morphologiques [8, 9]:

Toutes les entérobactéries ont une morphologie habituellement typique de type bacilles à Gram négatif, de 2-3 microns de long sur 0.6 microns de large, généralement polymorphes. Les espèces mobiles, qui sont les plus nombreuses, le sont grâce à une ciliature péritriche. Certaines sont immobiles (Klebsiella, Shigella, Yersinia pestis). La présence d’une capsule visible au microscope est habituelle chez Klebsiella. La plupart des espèces pathogènes pour l’homme possèdent des fimbriae ou pili qui sont des facteurs d’adhésion.

Caractères culturaux [5] :

Les entérobactéries se développent bien dans un bouillon ou sur gélose ordinaire incubés pendant18 heures à 37°C. Sur gélose, on peut obtenir différentes formes :
• Les formes S (smooth) sont l’aspect naturel au sortir de l’organisme. Les colonies sont lisses, bombées, brillantes et humides, elles ont 2 à 4 mm de diamètre.
• Les formes R (rough) s’observent surtout avec des souches ayant subi plusieurs repiquages. Les colonies sont rugueuses, sèches, à contours irréguliers et teinte mate. En bouillon, les formes R donnent un aspect grumeleux.
• Les colonies muqueuses sont habituelles avec les Klebsiella. Leur diamètre peut dépasser 10 mm; elles ont une tendance à la confluence. On peut les rencontrer aussi avec d’autres espèces, notamment Salmonella Paratyphi B.
• Les colonies naines s’observent avec des souches déficientes dans certaines de leurs chaînes métaboliques. Elles ne sont pas exceptionnelles chez Escherichia coli isolés d’infections urinaires.

Caractères biochimiques :

Les caractères d’identification sont essentiellement biochimiques et utilisent des tests qui étudient le métabolisme protéique (présence d’uréase, production d’indole, dégradation du tryptophane) ou la fermentation des sucres (glucose, lactose, saccharose…), la capacité d’utiliser le citrate, la présence d’enzymes (décarboxylases, désaminases), la production d’hydrogène sulfuré ou la formation de gaz [10, 11].

Caractères antigéniques [5,7] :

Les entérobactéries possèdent différents antigènes :
• Antigène Kunin ou Enterobacterial Common Antigen (ECA) : C’est un antigène, qui n’existe que chez les entérobactéries et, de ce fait, a un intérêt taxonomique.
• Les antigènes O ou somatique est l’endotoxine des bactéries à Gram négatif. Il est composé de Lipopolysaccharides (LPS) complexes, très toxiques, capables de provoquer dans l’organisme humain : fièvre, leucopénie, bradycardie, hypotension et choc, coagulation intra-vasculaire disséminée et mort.
• Les antigènes H ou flagellaires : Ils n’existent que chez les souches mobiles. Constitués d’une protéine, la flagelline, ils sont thermolabiles et inactivés par l’alcool.
• Les antigènes K capsulaires, sont généralement constitués d’une couche externe polysaccharidique. Parmi les antigènes K se trouvent les antigènes L, A, B des Escherichia coli et l’antigène Vi de certaines Salmonella ou Citrobacter. Ces antigènes rendent la souche qui les possède inagglutinable par les antisérums O.

Généralités sur les antibiotiques :

Définition [13] :

Un antibiotique est une substance antibactérienne d’origine biologique, produite par des microorganismes (bactéries ou champignons) ou préparée par hémi-synthèse à partir des molécules initiales (extractives). Certains produits obtenus par synthèse chimique (les sulfamides et dérivés, l’isoniazide, les quinolones et dérivés,..) témoignant d’une activité antibactérienne sont classés avec les antibiotiques. Ils doivent être capables d’inhiber ou de détruire les bactéries responsables d’une infection sans nuire à l’organisme qui les héberge.

Classification des antibiotiques :

Classification selon l’origine [13] :

• Antibiotiques naturels :
– Pénicilline : à partir de la moisissure du genre Pénicillium
– Céphalosporine C : à partir d’une culture de Cephalosporium acremonium, -Streptomycine, tétracycline, chloramphénicol.
• Antibiotiques semi-synthétiques : bêta-lactamines
• Antibiotiques synthétiques : quinolones, sulfamides

Classification selon l’effet [13] :

• Antibiotiques bactéricides : Bêta-lactamines, Aminosides, Polypeptides, Rifamycines, Nitro-imidazolés, Cotrimoxazole.
• Antibiotiques bactériostatiques : Phénicolés, Cyclines, Sulfamides, Triméthoprime

Classification selon le spectre [13] :

• Antibiotiques à large spectre : Aminosides, Phénicolés, Cyclines, Sulfamides
• Antibiotiques à spectre étroit : Pénicillines, Macrolides, Polymyxines, Glycopeptides

Classification selon la nature chimique [14,15] :

Cette classification permet de distinguer les antibiotiques en familles qui sont subdivisées en sous familles, groupes, générations…

Famille des bêta-lactamines :

La famille des bêta-lactamines se compose de quatre groupes de molécules : les pénames, les pénèmes, les céphèmes et les monolactames. On doit ajouter les inhibiteurs des bêta-lactamases dont certains sont inclus dans ces quatre groupes. La structure de base des bêta-lactamines est le noyau azétidinone qui contient la structure carbonyle lactame, indispensable à l’activité des molécules. Sur cette structure, est fixé un cycle penta-atomique saturé (péname), insaturé (pénème) ou hexa-atomique (céphèmes).
Le noyau azétidinone seul peut être substitué ; en fonction des substituants de l’atome d’azote, on distingue : les monophosphatames et d’autres hétérocycles… Actuellement, du fait de la complexité de ce groupe, il est dénommé monolactame.
 Les Pénames composés par :
• Les Pénicillines :
– Péni G (pénicilline G, extencilline)
– Péni A (ampicilline, amoxicilline)
– Péni M (oxacilline, méthicilline) : résiste à la pénicillinase des staphylocoques
– Carboxypénicillines (carbénicilline, ticarcilline)
– Uréidopénicillines (pipéracilline, mezlocilline)
– Amidinopénicilline (pivmécillinam : sélexid)
– Les Métoxy-pénames : Témocilline
– Les Oxapénames : Acide clavulanique
– Les Carbapénames
 Les Pénèmes composés par :
• Les Carbapénèmes : Imipénème, Méropénème
• Les Sulfopénèmes
• Les Oxapénèmes
 Les Céphèmes comprenant :
• Les Céphalosporines avec 4 générations :
– 1ère génération : céfalotine, céfazoline
– 2ème génération : céfuroxime, céfamandole
– 3ème génération : céfotaxime, ceftriaxone, ceftazidime
– 4ème génération : céfépime, cefpirome
• Les Oxacéphèmes : Lamoxactam
• Les Céphamycines : Céfotétan
• Les Carbacéphèmes
 Les Monolactames comprenant :
• Les Monobactames : Aztréonam• Les Nocardicines
• Les Monophosphames• Les Monocarbames• Les Monosulfactames

Mécanismes d’action des antibiotiques [15,16]:

Antibiotiques inhibant la synthèse de la paroi bactérienne :

• Bêta-lactamines:
Les B-lactamines se fixent sur les PLP (protéines liant les pénicillines) et inhibent la dernière étape de la synthèse du peptidoglycane, substance glycopeptidique spécifique aux bactéries et qui constitue la paroi. Cette inhibition entraine un arrêt de la croissance bactérienne (bactériostase). L’inhibition est poursuivie par une dégradation de mécanisme mal connu aboutissant à une désorganisation et une lyse de la bactérie (bactéricidie).
• Glycopeptides:
Les glycopeptides inhibent la dernière étape de la synthèse du peptidoglycane en contractant des liaisons hydrogène avec le précurseur de ce dernier. Il en résulte un accès difficile pour les enzymes de transformation du précurseur et donc une inhibition de la synthèse du peptidoglycane.
• Fosfomycine:
La fosfomycine se lie de façon covalente et inhibe ainsi la pyruvyl-transférase, enzyme impliquée dans la synthèse du précurseur du peptidoglycane.

Antibiotiques agissant sur les membranes :

• Polypeptidiques:
Les polypeptidiques se fixent sur la membrane externe, puis sur la membrane cytoplasmique, ce qui provoque la désorganisation de ces structures et entraine la mort de la bactérie.

Antibiotiques inhibant la synthèse protéique :

Plusieurs familles d’antibiotiques peuvent inhiber par différents mécanismes, la traduction de l’ARN messager en protéines :
• Aminosides:
Les aminosides traversent la membrane des bactéries par transport actif puis se fixent sur l’ARN ribosomal 16S, l’un des constituants de la sous-unité 30S. Cette fixation altère la traduction de l’ARN messager en protéines aboutissant à des protéines anormales et réduites en nombre. Les protéines anormales sont intégrées dans la membrane cytoplasmique qui perd ainsi son intégrité. Ce phénomène confère aux aminosides un effet bactéricide puissant et rapide.
• Cyclines:
Les cyclines pénètrent dans la bactérie par diffusion passive, s’y accumulent selon un gradient de pH transmembranaire et par complexation avec les ions Mg2+ se fixent sur les sous-unités ribosomales 30S et inhibent ainsi la phase d’élongation de la traduction de l’ARN messager en protéines.
• Macrolides et apparentés:
Les macrolides et apparentés se fixent sur la sous-unité 50S au niveau de l’ARN ribosomal 23S entrainant une inhibition de la phase d’élongation de la synthèse protéique. Les macrolides, du fait de leur hydrophobicité, ne peuvent pénétrer la membrane externe des bacilles Gram négatif et sont donc inactifs sur ces germes.
• Phénicolés:
Les phénicolés et apparentés se fixent sur la sous-unité 50S au niveau de l’ARN ribosomal 23S entrainant une inhibition de la phase d’élongation de la synthèse protéique.
• Acide fusidique :
Le mécanisme d’action est mal connu et serait par blocage de la phase d’élongation de la synthèse protéique.

Antibiotiques agissant sur les acides nucléiques :

• Rifampicine:
L’effet bactériostatique s’explique par la fixation covalente sur la sous-unité B de l’ARN polymérase ADN-dépendante, enzyme responsable de la transcription de l’ADN en ARN messager. L’effet bactéricide pourrait s’expliquer par la stabilité de cette liaison covalente et par la formation de radicaux libres (par oxydation du noyau quinone de la rifampicine) toxiques pour l’ADN bactérien.
• Quinolones:
Les quinolones pénètrent dans le cytoplasme bactérien par diffusion passive et inhibent l’ADN gyrase en formant un complexe ternaire ADN-gyrase-quinolone. Il s’ensuit une inhibition rapide de la synthèse de l’ADN suivie par la mort de la bactérie.
• Sulfamides:
Les sulfamides sont des analogues structuraux de l’acide para-aminobenzoique et, de ce fait, inhibent de façon compétitive la formation de l’acide dihydrofolique (DHF), nécessaire à la synthèse de l’acide tétrahydrofolique (THF) indispensable aux bactéries. Les bactéries, contrairement aux eucarytes, ne peuvent utiliser les folates exogènes et doivent les synthétiser (à l’exception des entérocoques).
• Triméthoprime:
Le triméthoprime est un analogue de l’acide dihydrofolique (DHF) et inhibe de façon compétitive la synthèse de l’acide tétrahydrofolique (THF) indispensable aux bactéries. Les bactéries, contrairement aux eucarytes, ne peuvent utiliser les folates exogènes et doivent les synthétiser (à l’exception des entérocoques).
• Nitro-imidazolés:
Les nitro-imidazolés ont leur groupement nitro (NO2) réduit par les systèmes transporteurs intracytoplasmiques des bactéries sensibles. Les dérivés réduits diffusent vers l’ADN bactérien, l’oxydent et provoquent des coupures des brins d’ADN provoquant ainsi la mort de la bactérie.
• Nitrofuranes
Les nitrofuranes, comme les nitro-imidazolés, ont leur groupement nitro (NO2) réduit par les systèmes transporteurs intracytoplasmiques des bactéries sensibles. Les dérivés réduits diffusent vers l’ADN bactérien, l’oxydent et provoquent des coupures des brins d’ADN provoquant ainsi la mort de la bactérie.

généralités sur la résistance bactérienne :

Définition [17,18] :

Il existe plusieurs approches et définition de la résistance. Dès 1961, un comité d’experts réunis par l’OMS avait donné deux définitions de la résistance bactérienne :
– Une souche est dite « résistante » quand la concentration d’antibiotique qu’elle est capable de supporter est notablement plus élevée que la concentration qu’il est possible d’atteindre in vivo.
– Une souche microbienne ou une bactérie sont aussi dites résistantes quand elles supportent une concentration d’antibiotique notablement plus élevée que celle qui
inhibe le développement de la majorité des autres souches de la même espèce.
Ces deux définitions bactériologiques de la résistance doivent être complétées par deux autres :
– La définition clinique associe la notion de succès et d’échec clinique. En première approximation, une bactérie résistante est une bactérie qui échappe au traitement, ce qui peut se manifester par un échec clinique.
– La définition génétique correspond à la présence de gènes de résistance au sein de la bactérie, détectés par des techniques biophysiques et/ou génétiques.

Différents types de résistance bactérienne [19,20] :

La résistance aux antibiotiques des bactéries peut être naturelle ou acquise.
• La résistance naturelle est une caractéristique d’une espèce bactérienne, de support habituellement chromosomique qui délimite le spectre des antibiotiques et peut aider à l’identification. La transmission de cette résistance est verticale, de la bactérie vers sa descendance.
• La résistance acquise, de support chromosomique ou plasmidique, fait suite à une mutation ou une acquisition de gènes conférant la résistance.
Cette résistance est transmissible à la descendance (verticale) ou à d’autres bactéries
de la même espèce ou d’espèces différentes (transmission horizontale).
Ces résistances sont rarement limitées à un seul antibiotique. En effet, un même mécanisme de résistance peut atteindre plusieurs antibiotiques, au sein d’une même classe thérapeutique ou parfois au sein de classes thérapeutiques différentes (résistances croisées).
Il arrive que plusieurs mécanismes de résistance soient associés entre eux et concernent ainsi des antibiotiques de classes thérapeutiques différentes (résistances associées). Les résistances acquises sont imprévisibles contrairement aux résistances naturelles, cette imprévisibilité justifie le recours à l’antibiogramme avant instauration de toute antibiothérapie.

Support génétique [20, 21] :

Au plan génétique, la résistance acquise peut survenir par mutation ponctuelle, par remaniement du génome ou par acquisition de matériel génétique étranger. Il existe deux supports essentiels :

Résistance chromosomique

• Résistance chromosomique par mutation:
Il peut s’agir d’une mutation ponctuelle dans un gène de régulation entraînant par exemple une
hypersécrétion d’enzymes inactivant les antibiotiques ou dans un gène de structure qui
modifie le spectre d’une enzyme.
Une mutation se caractérise par:
– La rareté
– La spontanéité
– La discontinuité
– La spécificité et l’indépendance
– La stabilité
• Résistance chromosomique par remaniement:
Il peut s’agir d’un remaniement du génome. À titre d’exemple, il peut s’agir de l’insertion de séquences apportant un promoteur permettant d’exprimer des gènes silencieux ou alors de l’acquisition de fragment de chromosome étranger par transformation.

Résistance extra chromosomique

L’information génétique est portée par des plasmides transférables à d’autres bactéries par conjugaison, transduction ou transformation.
L’ensemble de ces gènes peuvent être sur des fragments d’acide désoxyribonucléique (ADN) appelés transposons qui peuvent s’intégrer, soit dans des plasmides, soit dans le chromosome en allant de l’un à l’autre.

Mécanismes biochimiques de la résistance bactérienne [16, 21, 22, 23]:

Les mécanismes biochimiques de la résistance acquise peuvent être regroupés en trois grands types de mécanismes :
– diminution de la perméabilité et efflux actif.
– production d’enzymes inactivant les antibiotiques.
– modifications de la cible des antibiotiques
 Diminution de la perméabilité :
Les porines de la membrane externe des bactéries à Gram négatif empêchent l’entrée de l’antibiotique dans la cellule, soit par diminution de leur nombre ou par modification de leur structure. Des mutations au niveau des gènes qui codent pour les porines pourraient conduire
à leur perte ou à la réduction de leur taille ou encore à une diminution de leur expression et se traduit par l’acquisition de bas niveaux de résistance vis-à-vis de nombreux antibiotiques. La diminution de la perméabilité est un mécanisme de résistance cliniquement très important chez les bactéries Gram négatives et plus précisément chez Pseudomonas aeruginosa et les entérobactéries étant donné le large spectre d’antibiotiques qu’elle concerne.

Généralités sur les phénotypes de résistance des entérobactéries aux Bêta-lactamines :

Phénotypes de résistance :

C’est un groupe, un ensemble d’antibiotiques permettant au mieux, avec le plus de précision possible de préjuger des mécanismes de résistance dont dispose une bactérie donnée et notamment mais pas exclusivement de son équipement enzymatique [25].
Au sein de chaque espèce, on distingue le phénotype sauvage ou sensible, déterminé par les mécanismes naturels de résistance et les phénotypes résistants déterminés par des mécanismes acquis de résistance [26].

Phénotypes de résistance aux bêta-lactamines :

• Résistance naturelle ou phénotype « sauvage » [27, 28]:
Les entérobactéries sont naturellement résistantes aux macrolides et apparentés, glycopeptides, acide fusidique, pénicilline G, oxacilline.
Les entérobactéries sont classées en cinq groupes de sensibilité aux bêta-lactamines. Ces groupes de sensibilité naturelle déterminent les phénotypes sauvages.
Groupe I : entérobactéries naturellement sensibles à toutes les bêta-lactamines : Escherichia coli, Salmonella enterica, Shigella spp, Proteus mirabilis, Yersinia pseudotuberculosis Groupe II : entérobactéries naturellement résistantes aux aminopénicillines et carboxypénicillines par production d’une pénicillinase à bas niveau : Klebsiella, Citrobacter koseri…
Groupe III : entérobactéries naturellement résistantes aux aminopénicillines associées ou non aux inhibiteurs des bêta-lacamases, aux céphalosporines de première et deuxième génération par production d’une céphalosporinase bas niveau : Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Citrobacter freundii, Serratia marcescens…
Groupe IV : entérobactéries naturellement résistantes aux aminopénicillines associées ou non aux inhibiteurs des bêta-lactamases, aux carboxypénicillines, aux céphalosporines de première génération par production d’une pénicillinase et d’une céphalosporinase : Yersinia enterocolitica
Groupe V : entérobactéries naturellement résistantes aux aminopénicillines, aux carboxypénicillines, aux céphalosporines de première et deuxième génération par production d’une céfuroximase : Proteus vulgaris, Proteus penneri…

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Table des matières

Première partie : Rappels
Chapitre I : Généralités sur les entérobactéries
I-1- Définition
I-2- Classification
I-3- Habitat et pouvoir pathogène
I-4- Caractères bactériologiques
I-4-1- Caractères morphologiques
I-4-2- Caractères culturaux
I-4-3- Caractères biochimiques
I-4-4- Caractères antigéniques
Chapitre II : Généralités sur les antibiotiques
II-1- Définition
II-2- Classification des antibiotiques
II-2-1- Classification selon l’origine
II-2-2- Classification selon l’effet
II-2-3- Classification selon le spectre
II-2-4- Classification selon la nature chimique
II-3- Mécanismes d’action des antibiotiques
II-3-1- Antibiotiques inhibant la synthèse de la paroi bactérienne
II-3-2- Antibiotiques agissant sur les membranes
II-3-3- Antibiotiques inhibant la synthèse protéique
II-3-4- Antibiotiques agissant sur les acides nucléiques
Chapitre III : Généralités sur la résistance bactérienne
III-1- Définition
III-2- Différents types de résistance bactérienne
III-3- Support génétique
III-3-1- Résistance chromosomique
III-3-2- Résistance extra chromosomique
III-4- Mécanismes biochimiques de la résistance bactérienne
Chapitre IV : Généralités sur les phénotypes de résistance des entérobactéries aux Bêta lactamines
IV-1- Phénotypes de résistance
IV-2- Phénotypes de résistance aux bêta-lactamines
Deuxième partie : Travail personnel
Chapitre I : Cadre de l’étude
I-1- Lieu de l’étude
I-2- Période d’étude
I-3- Critères d’inclusion
I-4- Critères de non inclusion
I-5- Recueil et analyse des données
Chapitre II : Méthodologie
II-1- Souches bactériennes
II-2- Nature des produits pathologiques étudiés
II-3- Techniques de traitement des produits pathologiques
II-4- Identification des entérobactéries
II-4-1- Galerie d’identification des entérobactéries
II-4-2- Galerie Api 20E
II-5- Étude de la sensibilité aux antibiotiques : Antibiogramme
Chapitre III : Résultats
III-1- Profil épidémiologique des entérobactéries isolées
III-1-1- Répartition des souches selon le sexe
III-1-2- Répartition des souches selon l’âge
III-1-3- Répartition des souches selon leur origine
III-2- Profil bactériologique des entérobactéries isolées
III-2-1- Répartition globale des entérobactéries selon les espèces bactériennes
III-2-2- Répartition des souches selon la nature du produit pathologique
III-3- Profil de résistance des souches d’entérobactéries aux antibiotiques
III-4- Phénotypes de résistance des souches d’entérobactéries isolées aux bêta-lactamines
III-5- Phénotypes de résistance des principales entérobactéries isolées aux bêta-lactamines
Chapitres IV : Discussion
IV-1- Profil épidémiologique des entérobactéries isolées
IV-1-1- Répartition selon le sexe
IV-1-2- Répartition selon l’âge
IV-1-3- Répartition selon l’origine des souches
IV-2- Profil bactériologique des entérobactéries isolées
V-2-1- Répartition selon l’espèce
IV-2-2- Répartition selon le produit pathologique
IV-3- Profil de résistance des souches d’entérobactéries isolées aux antibiotiques
IV-4- Phénotypes de résistance des souches d’entérobactéries isolées
Chapitre V : Recommandations
CONCLUSION
REFERENCES

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