Antibiogramme : pharmacodynamie d'inefficacit

1
ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E
Antibiogramme
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Update mars 2012
P.L. TOUTAIN
2
Lantibiogramme

1. Objectif
2. Réalisation
3. Interprétation
4. Valeur prédictive en clinique

3
Objectif de l'antibiogramme
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 Lantibiogramme
est un test (Antimicrobial Susceptibility Testing
ou AST en anglais)
4
Lantibiogramme

1. Objectif
2. Réalisation
3. Interprétation
4. Valeur prédictive en clinique

5
Technique des disques
6
Croissance bactérienneautour d'un disque
stimulated growth
partial inhibi- tion
complete inhibition
delayed growth
Disc
AGAR MEDIUM
Lorian, p18
7
Réalisation de l'antibiogrammetechnique des
disques par diffusion en gélose

• Disques de papier buvard imprégnés de
  l'antibiotique à tester
• Dépôt à la surface d'un milieu de culture gélosé
• Ensemencé par une culture pure de la souche
  étudiée
• Diffusion de l'antibiotique selon un gradient
• Après incubation, création d'une zone d'inhibition

8
La réalisation dun antibiogramme exige une
standardisation rigoureuse des méthodes pour être
reproductible et utilisable(recommandations
précises par les organisations normatives type
CLSI)et il est impossible dutiliser les normes
interprétatives dun organisme normatif comme le
CLSI si lantibiogramme nest pas réalisé selon
les recommandations de cet organisme
9
Pour une discussion sur les antibiogrammes
vétérinaires (cliquer sur limage pour
télécharger cet article)
10
Document explicitant les modalités de réalisation
dun antibiogramme
11
Réalisation de l'antibiogramme
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
12
Sensibilité in vitro à lamoxicilline et la
gentamicine de 20 isolats différents de E Coli
provenant du même prélèvement
On notera lhétérogénéité des résultats suggérant
que la population responsable de linfection
nest 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
13
Influence du pH surl'importance du diamètre
d'inhibition
Zone diameters (mm)
40
x
30
x
x
x
x
20
Chlortétracycline
Streptomycine
pH
6
7
8
Lorian, p35
14
Réalisation de l'antibiogramme
Résultats une zone d'inhibition (diamètre)
dépend de la sensibilité du germe
à la limite de la zone d'inhibition, les
concentrations en antibiotiques sont
égales à la CMI Courbe de concordance
entre le diamètre d'inhibition et les CMI
15
Relation entre une zone dinhibition et la CMI
Les courbes de concordance
16
Droite de concordance
Lorian, p48
On notera lextrême dispersion des diamètres pour
une CMI donnée ce qui veut dire quun
antibiogramme est peu précis pour informer sur
une CMI
17
Droite de concordance
On notera lextrême dispersion des diamètres pour
une CMI donnée ce qui veut dire quun
antibiogramme est peu précis pour informer sur
une CMI
Lorian, p37
18
Lantibiogramme

1. Objectif
2. Réalisation
3. Interprétation
4. Valeur prédictive en clinique

19
Objectifs de linterpretation de
l'antibiogramme assister le thérapeute à
choisir un antibiotique pour le germe responsable
de linfection en le classant en sensible (S),
intermédiaire (I) ou résistant (R) vis-à-vis dun
traitement antibiotique
20
Mesure de la sensibilité dun germe aux
antibiotiques

• Mesure soit de la CMI (quantitative) soit dun
  diamètre d inhibition (mesure semi-
  quantitative)
• Les résultats seront rendus de façon qualitative
  en sensible, intermédiaire ou résistant
  (S,I,R)

21
Antibiogramme

• Du point de vue du clinicien, les antibiogrammes
  sont des  tests  pour lesquels ils sont en
  droit dexiger 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

Cure 89.1 no cure 10.9
Sensitive (72.4)
E. coli n 228
Cure 74.6 no cure 25.4
Resistant (27.6)
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

Cure 82 no cure 18
Sensitive (72.4)
Pathogens n 187
Cure 75 no cure 25
Resistant (27.6)
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 loxytétracycline
25
Clinical success value of susceptibility test
26
(No Transcript)
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 navons pas de tests prédictifs de la
  résistance clinique

28
Les différents types de validation

• Du point de vue du clinicien, les antibiogrammes
  sont des  tests  pour lesquels ils sont en
  droit dexiger de connaître les performances
  prédictives comme pour tout test biochimique
  etc.
• Actuellement, pas de validation clinique (ni a
  priori ni a posteriori) des performances des
  antibiogrammes sauf pour les mammites

29
Performances de lantibiogramme

• 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

30
Que demande-t-on au test de prévoir les
sensibles ou les résistants?
Performance de lantibiogramme Pour prévoir les
sensibles
sensibilité clinique
oui
non
VPP
Résultats de LATB
NON FS
Oui VS
SENS
RES
NON FR
Oui VR
VPN
Spécificité du test
Sensibilité du test
31
Lantibiogramme validité clinique

• Lutilité clinique de lantibiogramme dépend de
  sa valeur prédictive (VP)
• VP est rarement rapportée dans les essais
  cliniques

32
Valeur prédictive positive et négative dun
antibiogramme
Résultat ATB Sensibilité Clinique OUI Succès NON Echec VP Valeurs prédictives
Résultat ATB SENS Vrai SENS Faux SENS VP SENS Proba(succès)/SENS
Résultat ATB RES Faux RES Vrai RES VP RES Proba(échec)/RES
VP sensible P (succès/sensible) VS /
(VSFS) VP résistant P (échec /résistant) FR
/ (FRVR)
33
Predictive value of susceptibility test
Clinical response
PVs predictive value of S PVr predictive
value of R
34
A proposal of clinical breakpoint for
amoxicillin in pigs
35
Pourquoi de faibles valeurs prédictives des
antibiogrammes en MV?
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 lhumaine sauf pour le CLSI
qui a un comité vétérinaire
37
Comment sont déterminées les concentrations
critiques et les des antibiogrammes
38
Les deux étapes

1. 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 lEMA 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 lapproche 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 lenrofloxacine sont donnés
pour les bovins pour Pasteurella multocida,
Mannheimia haemolitica et Histophillus somni
mais ces breakpoints ne sont pas utilisables pour
Staphylococcus aureus issu dune mammite bovine
ou pour tout autre espèce animales
41
Comment sont déterminées les valeurs critiques
(breakpoints) approche théorisée par le CLSI
42
Première étapeDétermination de concentrations
seuils (cutoff) à caractère épidémiologique,
clinique et PK/PD
43
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 lobtention
  des valeurs critiques des critères PK/PD (ex
  valeur de la CMI qui permet au rapport AUC/MIC
  datteindre une valeur de 125 h chez 90 des
  sujets pour le schéma posologique recommandé
  dune fluoroquinolone.
• A partir de ces VC on fixera les Breakpoints
  (valeurs finales uniques)

44
Le cutoff épidémiologique
45
Distribution des CMI Actinobacillus
pleuropneumoniae (n106)
40
Distribution Unimodale
35
30
25
bactéries
20
15
10
5
0
0.25
0.5
1
2
4
8
CMI
(µg/mL)
46
Détermination des valeurs critiques
épidémiologiques Données microbiologiques

• Distribution des CMI de populations bactériennes
  (ex n500), 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 lon discute de la
  distribution des CMI dans une population mais de
  souches  sauvages  et de  non sauvages 

47
Cutoff épidémiologique
48
Distribution des CMIStreptococcus suis (n180)
Distribution bimodale
35
30
25
INTERMEDIARE
Bactéries
RESIST.
20
Sensible
15
10
5
0
0.0313
0.0625
0.125
0.5
1
2
4
8
16
32
CMI (
g/mL)
m
49
Exemple de distribution de CMI uni- ou bimodales
50
La distribution est bimodale

• Les 2 sous populations sont bien séparées avec
  des souches à CMI basses et CMI hautes
• La valeur critique va passer entre les 2
  populations (S et R)
• Pas de risque derreur

51
(No Transcript)
52
Cutoff clinique

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

53
Cutoff clinique du CLSI

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

54
Détermination des valeurs critiques Données
cliniques

• 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)

55
Les valeurs critiques les 5 critères pris en
compte par le comité vétérinaire du CLSI

1. Le pathogène en question
2. Lantibiotique
3. La maladie
4. Lespèce animale
5. La posologie de lantibiotique (dose, voie
   dadministration, fréquence dadministration et
   durée du traitement)

56
Cutoff clinique

• Il ny 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 ltCOwt )
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
COcl
Nombre de souches inhibées
Sensible cliniquement
Résistant cliniquement
CMI
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
62
Exemple où le cutoff clinique (COcl) couvre une
sous population ayant mis en place des mécanismes
de résistance
Résistant cliniquement
COcl
Sensible cliniquement
Résistant (épidémiologie)
Nombre de souches inhibées
sensible
CMI
63
Pour en savoir plus sur les raisons de ne pas
couper une population sauvage
64
En cas de divergence entre les valeurs des CO
clinique et épidémiologique , le COpkpd va servir
darbitre
65
Arbitrage des cutoffs épidémiologiques et
cliniques par le cutoff PKPD pour établir le
breakpoint (valeur finale qui sera retenue pour
établir les bornes de lantibiogramme)

• Le cutoff PK/PD est déterminé sur des
  considérations précliniques, prenant en compte le
  schéma posologique etc.

66
CO PK/PD

• Prise en compte des relations PK/PD pour donner
  un sens aux concentrations plasmatiques
• AUC/CMI TgtCMI etc.
• Prise en compte de concentrations locales (CSF,
  urine etc.)

67
Arbre de décision pour établir les Breakpoints
par le CLSI à partir des  cutoffs 
68
Conséquences de lapproche CLSI

• Il ny a aucune raison davoir les mêmes cutoffs
  pour toutes les espèces, pour différentes
  maladies dans une même espèce etc.
• Mérites de lapproche CLSI
•  vétérinariser  les breakpoints
• Expliciter la différence entre enjeux cliniques
  (individuels) et épidémiologiques (collectifs,
  santé publique)
• Limites de lapproche CLSI
• en fait on ne sait pas trop comment établir
  proprement les cutoffs cliniques et comment gérer
  la multiplicité des cutoffs

69
Etablissement des valeurs critiques en France par
le comité vétérinaire de la Société Française de
microbiologie
70
(No Transcript)
71
Établissement des valeurs critiques en France

• Les valeurs critiques issues de lhumaine (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
  lépidémiologie

72
Exemples de valeurs critiques du Comité de
lantibiogramme 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 quil faudrait être au-dessus de
  4µg/mL (concentrations libres) sur tout
  lintervalle dadministration!

73
Exemples de valeurs critiques du Comité de
lantibiogramme de la SFM inappropriées pour
les animaux

• Ampicilline S 4 µg/mL
• Chez le chien, la Cmax3.6µg/kg pour la dose de
  10mg/kg alors quil faudrait être au-dessus de 4
  µg/mL sur tout lintervalle de dadministration

74
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 dinhibition
75
Le classement des germes en classes

• Classement en 2 ou 3 classes
• sensible
• intermédiaire
• résistant
• Séparation des classes par des
  concentrations critiques (breakpoints)

76
Classe dite  sensible 

• Classe correspondant aux germes pour lesquels le
  pronostic clinique est très favorable lorsque
  lanti-infectieux est administré à la dose
  recommandée
• Cette classe a une bonne valeur pronostique

77
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)

78
Justification pour une classe intermédiaire
79
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)

80
Classe dite  intermédiaire Autre justification

• Zone tampon qui comprend les germes avec des CMI
  qui se trouvent aux limites (ou au dessus) des
  concentrations que lon peut atteindre in vivo
  dans le plasma et qui peuvent ne pas répondre
  comme des germes dits  sensibles  et répondre
  dans des sites dinfection où lantibiotique est
  en concentration plus élevée (urine) ou encore
  si la dose administrée est augmentée

81
Difficultés liées à limprécision de la courbe de
concordance
82
DROITE DE CONCORDANCE
Grande dispersion des CMI pour un diamètre donné
Lorian, p37
83
Détermination des diamètres critiques
dinhibition à partir des breakpoints
84
Diamètre dinhibition vs. CMI

• En pratique, on ne dispose que dune information
  indirecte sur la CMI le diamètre dinhibition
• Compte tenu de la mauvaise qualité métrologique
  de cette mesure (grande variance) et de la
  nécessité dadopter des règles de décision (S/I /
  R) qui soient conservatrices, on aura des
  possibilités davoir des faux positifs et de faux
  négatifs

85
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)

86
Règles de décision pour classer les zones de
diamètres dinhibition (error rate-bounded method)
Erreur majeure non acceptée
Zone des faux sensibles
résistant
Vrai sensible
Faux résistants
Sensible
Erreur mineure acceptée
lt0.05
S
R
I
87
Scattergram of MIC and corresponding zone
diameters for 380 isolates of pasteurella
haemolytica and P.multocida tested against
tilmicosin
Shryock et al. 1996, J.Vet.Diagn.Inf
88
Conséquences pratiques du caractère imprécis de
la définition des classes S, I R

• Mauvaise valeur pronostique de la classe R
• Biais de prescription

89
Problème lié aux faux résistants

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

90
Antibiogramme et biais de prescription

• Il a été montré en médecine humaine que les
  résultats dantibiogramme 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

91
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 davoir recours aux méthodes
  phénotypiques