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Résistance non Enzymatique aux Bêta-lactamines (38)
Les mécanismes de résistance non enzymatiques aux bêta-lactamines s’opposent aux mécanismes de résistance enzymatiques liées à la production de bêta-lactamases. Ils sont différents chez les bactéries à Gram positif ou négatif.
► Résistance non enzymatiques chez les bactéries à Gram positif :
Chez les bactéries à Gram positif c’est la modification des PLP qui représente le mécanisme principal de la résistance non enzymatique (40).
Plusieurs PLP sont présentes dans chaque espèce et parmi celles-ci il existe généralement une PLP dite « essentielle » dont l’affinité pour les bêta-lactamines est corrélée à la CMI (47).
Plusieurs types de modifications peuvent être rencontrées (tableau I) :
– La diminution de l’affinité de la PLP essentielle pour les Bêta-lactamines : Dans ce cas, l’affinité est diminuée pour toutes les bêta-lactamines mais de manière inégale selon les molécules. Une telle modification a été démontrée avec la PLP-1 de Clostridium perfringens, modification qui s’accompagne d’une augmentation d’un facteur 100 de la CMI pour la pénicilline et d’un facteur 10000 pour la Céfotaxime (14).
– L’augmentation de la quantité de PLP : Ce mécanisme a été bien étudié chez Enterococcus faecium. On a démontré que la PLP-5 présente en faible quantité dans les souches sensibles, augmente quantitativement d’un facteur 10 à 20 dans les souches résistantes et peut s’accompagner d’une diminution d’affinité pour les bêta-lactamines. Cette PLP prend la fonction de PLP essentielle par rapport aux autres.
– Acquisition d’une nouvelle PLP qui va prendre le rôle de PLP essentielle. C’est le cas de Staphylococcus aureus résistante à la méthicilline (40,45).
La résistance aux bêta-lactamines par modification de ce PLP est croisée pour toutes les Bêta-lactamines.
► Résistance non enzymatiques chez les bactéries à Gram négatif (tableau II)
La structure particulière des bactéries à Gram négatif leur confère un ensemble de mécanismes biochimiques de résistance aux bêta-
lactamines qu’on peut ne pas trouver chez les bactéries à Gram positif.
• Le rôle de la perméabilité dans la résistance des bactéries à Gram négatif aux Bêta-lactamines. Contrairement aux bactéries à Gram positif où les peptidoglycanes ne représentent pas une barrière pour la diffusion des Bêta-lactamines, il existe au dessus du peptidoglycane une barrière de diffusion liée à la présence de la membrane externe (69).
Chez les bactéries à Gram négatif, la pénétration des bêta-lactamines, molécules hydrophiles, à travers la membrane externe
constituée de phospholipides, s’effectue à travers les porines qui sont des canaux protéiques remplis d’eau. La sensibilité aux antibiotiques dépend du nombre de porines fonctionnelles.
C’est chez Escherichia coli que la relation entre les porines et les bêta-lactamines a été le mieux étudié (51).
Deux types de porines sont présentes chez Escherichia coli OmpC et OmpF. Chez les mutants OmpC-, la pénétration des Bêta-lactamines n’est pas diminuée car le diamètre de la porine OmpF est suffisamment large. Au contraire l’absence de OmpF s’accompagne d’une résistance à la Céfoxitime (4 × la CMI) sans modification de la CMI pour la Céfalozidine.
Ces résultats témoignent d’un passage préférentiel des Bêta-lactamines à travers la porine OmpF car plus large. Quant aux mutants OmpC-, OmpF- ; leur CMI est augmentée d’une manière très importante.
Des résultats variables ont été obtenues pour les céphalosporines de troisième génération (22, 72) avec généralement une faible augmentation plus marquée pour le moxalactam (10-100 × la CMI).
Résistance aux aminosides
Mécanisme d’action des aminosides :
Les aminoglycosides sont des composés structurellement apparentés contenant trois hexoses liés. Ils exercent un effet bactéricides en se liant de façon irréversible à la sous unité 30 s des ribosomes bactériens et en bloquant ainsi le déclenchement de la synthèse protéique. La fixation des aminoglycosides sur la membrane cellulaire bactérienne et leur pénétration dans la cellule à travers la membrane constituent un processus aérobie requérant de l’énergie. Ainsi, l’activité des aminoglycosides est très diminuée dans un environnement anaérobie. La Spectinomycine, un antibiotique aminocyclitol, agit également sur la sous unité ribosomique 30s, mais elle a un mécanisme d’action différent de celui des aminoglycosides car elle est bactériostatique plutôt que bactériocide (46).
Mécanisme de Résistance (32) :
Trois mécanismes sont impliqués dans la résistance aux aminosides chez les Entérocoques :
– altération de la cible ribosomale
– modification du transport de l’antibiotique
– détoxification enzymatique de l’antibiotique
Altération de la cible :
Le changement d’un seul acide animé dans une protéine ribosomale entraîne une diminution de l’affinité du ribosome pour un antibiotique. Ces mutants résistants ne constituent pas un problème en thérapeutique, ils sont rares en clinique et impliquent pour la plupart des aminosides, des mutations multiples pour atteindre un haut niveau de résistance.
Et enfin, du fait de l’absence de chevauchement des sites de fixation de divers aminosides sur les ribosomes, ils ne présentent pas une résistance croisée envers les autres membres de la famille.
Modification du transport de l’antibiotique :
La pénétration des aminosides dans les bactéries est un phénomène :
– de diffusion passive au travers des porines de la membrane externe.
– de transport actif requérant de l’énergie au niveau de la membrane interne .
Les CMI sont faiblement augmentées et ce type de résistance est de détection
délicate. Les mutations qui affectent le système actif de transport entraînent une diminution de l’accumulation d’antibiotique dans la cellule.
Détoxification Enzymatique des antibiotiques :
La modification Enzymatique des aminosides médiée par les plasmides constitue le mécanisme de résistance à ces antibiotiques le plus fréquemment rencontré en clinique c’est ce troisième mécanisme d’origine plasmidique prédominant chez l’Entérocoque qui est responsable de l’apparition de souches hautement résistantes aux aminosides (19, 20, 34, 39, 41, 48, 49, 55, 63, 64, 75, 79).
Ces enzymes, classées en trois catégories en fonction de la réaction qu’elles catalysent (nucléotidation, phosphorylation ou acétylation) sont nommés en fonction de leurs substrats. Ainsi chez Enterococcus faecalis l’enzyme ANT (4) (Aminoside nucléotidy-transfèrase) induit une résistance à la Streptomycine ; APH (3’) (Aminoside phosphotranférase) se traduit par une résistance à la Kanamycine, à la Nétilmicine et à l’Amikacine, l’ANT (4’) induit une résistance à la Kanamycine, à l’Amikacine et à la Tobramycine alors que l’enzyme bifonctionnelle APH (2 ‘) – AAC (6’) détoxifie la Kanamycine, l’Amikacine, la Netilmicine, la Tobramycine et la Gentamicine (34, 41, 55, 63, 64).
Ces trois classes d’enzymes sont de ce fait à la base des phénotypes de résistance aux aminosides des Streptocoques et Entérocoques.
Aussi le tableau I (73), donne les différentes types d’enzymes modificatrices et leurs substrats alors que BISMUTH (8) a résumé au tableau II les phénotypes de résistances des différentes espèces de Streptocoques et a sa suite B.A.S (3) a commenté leur corrélation avec la résistance aux bêta-lactamines chez Enterococcus faecalis (8).
Résistance bactérienne aux macrolides, lincosamines, streptogramines :
Mécanisme d’action :
Les macrolides inhibent la synthèse protéique ARN dépendant du site P de la sous unité 50s du ribosome (50) . Il semble que ce soit les étapes de translocation et de transpeptidation au niveau du site P qui sont inhibées .
Les lincosamines se fixent également au niveau du site P ; leur action serait plus précoce que celle des macrolides notamment l’inhibition de la fixation de l’aminocyl-t-ARN au site accepteur ainsi que la formation de liaison peptidique .
Les deux composés de streptogramines entraînent chacun isolément une bactériostase par blocage réversible de la synthèse protéique. L’effet synergique obtenue par mélange des composés A et B entraîne
une bactériocidie. Le facteur A dont le mécanisme est plus élucidé semble inhiber le peptidyl-transférase.
Mécanisme de Résistance :
Résistance Intrinsèque :
Cette résistance est liée à une imperméabilité naturelle de la membrane externe. Elle est surtout retrouvée chez les bactéries Gram
négatif. Les Entérobactéries, Pseudomonas, Acinetobacter résistent naturellement aux macrolides.
Résistance acquise :
– Modification de la cible
Les souches résistantes produisent une méthylène responsable de la diméthylation d’une adénine dans l’ARN 23s de la sous unité ribosomale
50s (62, 70). La résistance ainsi conférée est croisée entre Macrolides, Lincosamines et Streptogramines B (MLSB). Ce phénotype de résistance peut être inductible ou constitutif notamment chez les staphylocoques. Il est médié par des gènes appelés ERM portés par les plasmides ou les transposons situés sur le chromosome (64).
Si la résistance est inductible, il y a dissociation entre l’activité des Macrolides en C14 (Erythromycine) et celle des autres, des Lincosamides, Streptogramines. Si elle est constitutive, la souche est résistante à l’ensemble des Macrolides, des Lincosamides et au seul facteur B des Streptogramines (70). Le facteur A reste actif et la synergie entre les deux facteurs est conservée.
– Inactivation Enzymatique :
Ici la résistance n’est croisée que lorsque les différentes molécules sont chimiquement apparentées. Ce sont soit des estérases ou des phosphotransfèrases pour les Macrolides ,soit des nucléotidyltransfèrases pour les Lincosamines, soit enfin une acyltransfèrase pour la Streptogramine A et une hydrolase pour la Streptogramine B (64).
– Efflux actif :
Ce mécanisme décrit chez les staphylocoques est médié par un gène plasmidique (50). Les différents mécanismes de résistance aux Macrolides chez les staphylocoques sont rapportés dans le tableau ci-après.
Résistance aux Tétracyclines :
Mécanisme d’action :
Les Tétracyclines (Tétracyclines, Doxycylines, Minocyclines) ont quatre cycles aromatiques et des groupements substitués divers. Elles interagissent de façon réversible avec la sous-unité ribosomique bactérienne 30s, bloquant la liaison du résidu aminoacyl de l’ARNt, au complexe ARNm-ribosome.
Ce mécanisme est très différent de celui des aminoglycosides qui se lient à la sous-unité 30s. La spécificité des Tétracyclines pour les ribosomes bactériens est due à la fois à leur sélectivité pour les ribosomes bactériens et à la nécessité d’un transport actif dans la cellule bactérienne assuré par un système de la membrane cellulaire des mammifères (46).
Mécanisme de résistance :
Le mécanisme de résistance à la Tétracycline le plus fréquent chez les bactéries à Gram négatif fait intervenir une pompe d’Efflux actif codée par un plasmide, inséré dans la membrane cytoplasmique qui expulse l’antibiotique hors de la cellule. La résistance des bactéries à Gram positif est due soit à un efflux actif, soit à des altérations ribosomiques qui diminuent la liaison de l’antibiotique à sa cible. Les gènes impliqués dans la protection ribosomique sont situés sur des éléments génétiques mobiles (46).
Résistance aux glycopeptides :
Mécanisme d’action :
Les glycopeptides (Vancomycine, Teicoplanine) sont des antibiotiques à poids moléculaire élevés qui se lient aux composants D-alamine-D-alanine terminal du tétrapeptide quand les sous-unités sont déjà extérieures à la membrane cellulaire mais encore liées au transporteur liquide. Cette liaison inhibe par encombrement stérique l’addition de sous-unités aux chaînes polysaccharidique (46).
Mécanisme de résistance :
Le principal mécanisme de résistance semble être la réduction de l’accès de la Vancomycine à sa cible situé dans le cytoplasme cellulaire qui est le résidu terminal D-alanyl-D-alamine du penptapeptide L-ala.D-glu-L-lys-D-ala-D-ala porté par le disaccharide N-acétylmiramyl-N-acétylglucosamine ; précurseur du peptidoglycane. La fixation des glycopeptides sur le résidu D-ala -D-ala du disaccharide inhibe la synthèse du peptidoglycane et la multiplication cellulaire. Les glycopeptides se fixent également au cours de leur traversée de la paroi sur les résidus D-ala-D-ala restés disponibles dans la structure du peptidoglycane, avec comme seule conséquence une interférence avec les réactions de transpeptidation catalysées par les PLP (4).
Résistance aux Sulfamides et aux Triméthoprime :
Mécanisme d’action des Sulfamides et Trimethoprimes :
Le mécanisme d’action des sulfamides est fondé sur l’inhibition de la synthèse par la bactérie de l’acide folique nécessaire à l’édification de ses bases puriques et pyrimidiques (et donc de son ADN) ; la membrane bactérienne étant imperméable à l’acide folique (à la différence des cellules hôtes pour qui l’acide folique, ou vitamine B9 est un apport extérieur) la bactérie doit en effet édifier son acide folique à partir de ses trois constituants élémentaires :
• Acide para-amino benzoïque(acide PABA)
• Acide glutamique
• Ptéridine
Dans une étape ultérieure, l’acide folique doit être réduit en tétrahydrofolate par une dihydrofolate réductase : cette dernière Enzyme
peut être inhibe par le Triméthoprime et la Pyriméthamine dont l’effet inhibiteur complémentaire explique donc sa parfaite synergie d’action avec les sulfamides (18).
Mécanisme des résistances :
Le principal mécanisme de résistance au Triméthoprime et aux Sulfamides chez les bactéries à Gram positif et à Gram négatif est
l’acquisition de gènes plasmidiques codant une nouvelle cible insensible à ces médicaments, spécifiquement une hydrofolate réductase insensible au Triméthoprime et une dihydroptéroate synthétase altérée insensible aux Sulfamides (46).
Résistance aux Fluoroquinolones :
Mécanisme d’action :
Les Quinolones dont l’Acide nalidixique et ses dérives fluorés (Norfloxacine, Ciprofloxacine, Ofloxacine, Lévofloxacine,Sparfloxacine,
Grépafloxacine et Trorafloxacine) sont des composés synthétiques
inhibant l’activité de la sous-unité A de L’ADN gyrase bacterienne ainsi que celle de la topo-isomèrase IV. L’ADN gyrase et la topo-isomèrase sont des enzymes responsables du super enroulement négatif de l’ADN , conformation essentielle à la réplication de l’ADN dans la cellule intacte. L’inhibition de l’activité de l’ADN gyrase et de la topo-isomérase est mortelle pour la cellule bactérienne.
Mécanisme de la résistance (80) :
La résistance aux Quinolones survient uniquement par mutation chromosomique et deux types de mutations sont classiques : celles, survenant dans les gènes de structures(gyr A et gyr B) de l’ADN gyrase, topo-isomèrase bactérienne qui est une cible intracellulaire des Quinolones et celles conduisant à un défaut d’accumulation de l’antibiotique. Les mutations gyr A sont les plus fréquemment impliquées dans la résistance des souches cliniques que les mutations gyr B. Une donnée récente est que la résistance peut aussi être liée à la survenu de mutations dans les gênes de structure (parC et parE) codant pour une seconde topo-isomèrase bactérienne, l’ADN topo-isomèrase IV. Chez la bactérie à Gram négatif (Entérobactéries, Haemophilus influenzae), ce dernier mécanisme semble jouer un rôle secondaire : l’expression d’une mutation dans les gênes est conditionnée par la présence préalable d’une mutation dans le gène gyr A ; la gyrase est la cible primaire, mais la survenue d’une mutation dans les gènes parC ou parE chez une souche déjà résistante par mutation dans le gène gyr A confère un niveau de résistance plus élevé chez Staphylococcus aureus, au contraire, la cible primaire est cette fois la topo-isomèrase IV. Les mutations dans le gène gyr A ne confèrent une résistance qu’en cas de présence préalable d’une mutation dans le gêne parC.
Enfin chez les Streptococcus pneumoniae et Mycoplasma hominis, la cible primaire varie en fonction de la Fluoroquinolome considérée.
Methicillino résistance (ou oxacilline et dérivés) :
C’est en1960 que les premières souches de Staphylococcus aureus résistantes à la Méthicilline (SARM) ont été observées en Angleterre (32).
La résistance à la Méticilline relève de deux mécanismes différents qui peuvent être associer : une anomalie d’une ou plusieurs protéines liant la pénicilline (PLP), enzymes impliquées dans la synthèse du peptidoglycane et l’hyper production de bêta-lactamase.
La résistance vraie à la Méthicilline est dite intrinsèque car d’origine chromosomique. Elle est homogène et le plus souvent de haut niveau avec une CMI de l’Oxacilline > 4 mg/l, ou hétérogène et dans ce cas décelée au laboratoire par l’utilisation d’un milieu hypersalé, une température d’incubation de 30°C, une durée d’incubation de 48h ou un inoculum élevé ; elle est due chez Staphylococcus aureus et Staphylococus epidermidis à la production d’une PLP anormale. PLP2a ou 2’, de faible affinité pour l’Oxacilline.
Chez certaines souches, elle est due à des PLP normales mais d’affinité diminuée pour les Bêta-lactamines. La résistance intrinsèque à l’Oxacilline est considérée comme croisée avec l’ensemble des Bêta-lactamines. La moindre affinité de la PLP 2a pour l’Oxacilline n’est cependant pas identique pour toutes les bêta-lactamines. La résistance intrinsèque à la Méticilline est souvent associé à une résistance à plusieurs antibiotiques (principalement Aminoglycosides, Macrolides et Fluoroquinolones) ; par des mécanismes différents : production d’enzymes, modification de cibles, diminution de perméabilité. La quasi totalité des souches méti-R sont résistantes à tous les Aminoglycosides. La résistance à la Gentamicine et à la Tobramycine doit faire considérer la souche résistante à la Netilmicine et à l’Amikacine, quel- que soit le résultat de l’antibiogramme en raison du mécanisme enzymatique commun de résistance.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RECHECHE BIOBLIOGRAPHIQUE
I. CLASSIFICATION DES ANTIBIOTIQUES
I.1 Antibiotiques inhibiteurs de la synthèse du peptidoglycane
I 2 Antibiotiques actifs sur les membranes
I.3 Antibiotiques inhibiteurs des synthèses protéiques
I.4 Antibiotiques inhibiteurs des acides nucléiques
I.5 Antibiotiques inhibiteurs de la synthèse des folates
I.6 Antibiotiques antituberculeux
II. MECANISMES DE RESISTANCE ET PHENOTYPES DE RESISTANCE
II. 1 Définitions
II.1.1 Notion de résistance
II.1.2 Types de résistances
II.1.2.1 Résistance naturelle
II.1.2.2 Résistance acquise
II.1.2.3 Résistance clinique
II.1.3 Support génétique
II.1.3.1Résistance chromosomique
II.1.3.2Résistance extra chromosomique
II.1.4 Phénotypes de résistance
II.2 Mécanisme de résistance bactérienne
II.2.1 Résistance aux bêta-lactamines
II.2.1.1 Mécanisme d’action des bêta-lactamines
II.2.1.2 Mécanisme de résistance aux bêta-lactamines
II.2.1.2.1 Résistance par production d’enzymes
II.2.1.2.2 Résistance non enzymatique aux bêta-lactamines
II.2.2 Résistance aux aminosides
II.2.2.1 Mécanisme d’action des aminosides
II.2.2.2 Mécanisme de résistances aux aminosides
II.2.2.2.1 Altération de la cible
II.2.2.2.2 Modification du transport de l’antibiotique
II.2.2.2.3Détoxification enzymatique de l’antibiotique
II.2.3 Résistance bactérienne aux macrolides, lincosamines, streptogramines
II.2.3.1 Mécanisme d’action
II.2.3.2 Mécanisme de résistance
II.2.3.2.1 Résistance intrinsèque
II.2.3.2.2 Résistance acquise
II.2.4 Résistance aux tétracyclines
II.2.4.1 Mécanisme d’action
II.2.4.2 Mécanisme de résistance
II.2.5 Résistance aux glycopeptides
II.2.5.1 Mécanisme d’action des glycopeptides
II.2.5.1 Mécanisme de résistance aux glycopeptides
II.2.6 Résistance aux sulfamides
II.2.6.1 Mécanisme d’action
II.2.6.2 Mécanisme des résistances
II.2.7 Résistance aux fluoroquinolones
II.2.7.1 Mécanisme d’action
II.2.7.2 Mécanisme de la résistance
II.2.8 Méthicillinorésistance
DEUXIEME PARTIE : MATEREIL ET METHODE
I. MATERIEL ET METHODES
I.1 Matériel
I.1.1 Cadre de l’étude
I.1.2 Matériel et réactifs
I.1.2.1 Les souches bactériennes
I.1.2.1.1 Souches à tester
I.1.2.1.2 Souches de référence
I.1.2.2 Matériel pour l’antibiogramme en milieu gélosé
I.1.2.3 Matériel pour l’étude de la sensibilité par E-Test
I.1.2.4 Matériel pour la conservation
I.1.2.5 Matériel pour l’exploitation des résultats
I.1.2.6 Matériel pour la recherche de la méthicillinorésistance
I.2 Méthodes
I.2.1 Méthode d’étude de la sensibilité aux antibiotiques par antibiogramme
I.2.1.1 Principe
I.2.1.2 Préparation de l’inoculum
I.2.1.3 Ensemencement du milieu
I.2.1.4 Application des disques
I.2.1.5 Lecture et interprétation
I.2.2 Méthode d’étude de la sensibilité par E-Test
I.2.2.1 Principe
I.2.2.2 Préparation de l’inoculum
I.2.2.3 Inoculation
I.2.2.4 Application des bandes
I.2.2.5 Incubation
I.2.2.6 Lecture
I.2.2.7 Contrôle de qualité
I.2.3 Détection de la bêta-lactamase à spectre étroit
I.2.3.1 Méthode iodomètrique
I.2.3.2 Méthode à la Céphalosporine chromogène
I.2.4 Détection de la méthicillinorésistance
II. RESULTATS ET COMMENTAIRES
II.1 Répartition des souches bactériennes isolées
II.2 Profil de sensibilité des cocci gram positif
II.2.1 Staphylocoques
II.2.1.1 Staphylococcus aureus
II.2.1.1.1 Sensibilité aux bêta- lactamines
II.2.1.1.2 Sensibilité aux autres antibiotiques
II.2.1.2 Staphylococcus auricularis:
II.2.1.2.1 Sensibilité aux bêta-lactamines
II.2.1.2.2 Sensibilité aux antibiotiques
II.2.1.3 Staphylococcus sp
II.2.1.4 Staphylococcus xylosus
II.2.1.5 Staphylococcus warneri
II.2.1.6 Staphylococcus haemolyticus
II.2.1.7 Staphylococcus epidermidis
II.2.1.8 Staphylococcus saprophyticus
II.2.2 Streptocoques
II.2.2.1 Streptococcus pneumoniae
II.2.2.1.1 Sensibilité aux bêta-lactamines
II.2.2.1.2 Sensibilité aux autres antibiotiques
II.2.2.2 Streptococcus pyogenes (S.béta-hémolytique du Groupe A )
III. DISCUSSION
III.1 Les Staphylocoques
III.1.1 Staphylococcus aureus
III.1.2 Les Staphylocoques coagulase négatif
III.2 Les streptocoques
III.2.1 Streptococcus. pneumoniae
III.2.2 Streptococcus pyogenes (Streptocoques bêta-hémolytique Groupe A)
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
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