Antibiotiques, CMI

3 Spectres d'activité et mesures de l'activité (= tests de susceptibilité)

3.1 Une notion floue, la notion de spectre d'activité

Les conditions pour l'efficacité antibactérienne d'un antibiotique sont la présence de la cible à l'état "reconnue" par l'antibiotique et l'accès à la cible. Ceci permet de définir de façon intuitive la notion de spectre d'activité d'un antibiotique. Cette notion de spectre d'activité est un concept flou qui n'a pas de définition rigoureuse. Elle est d'ailleurs ignorée par l'EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing).

Dans le domaine de la biologie clinique, les antibiotiques qui pourraient prétendre à une efficacité sur toutes les bactéries infectieuses sont qualifiés de "à spectre large". C'est le cas du Chloramphénicol ou et des aminoglycosides (inhibiteur du ribosome bactérien au niveau 50S et 30S respectivement). Les autres sont qualifiés de à spectre étroit. Les macrolides sont des antibiotiques inhibiteurs du ribosome bactérien (unité 50S) mais ce sont des antibiotiques à spectre étroit car les bactéries Gram- (membrane externe à LPS) sont généralement naturellement résistantes aux macrolides par leur membrane cellulaire externe imperméable à ce type de molécules.

3.2 Tester quantitativement la susceptibilité d'une souche donnée à un antibiotique donné : mesures de CMI, mesures de CMB

CMI (concentration minimale inhibitrice) : concentration minimale en antibiotique inhibant la croissance macroscopique visible d'une souche donnée dans le standard de mesure. Il existe des standards de référence de détermination en milieu solide et des standards en milieu liquide.

Les méthodes manuelles de référence de détermination de la CMI d'un antibiotique vis à vis d'une souche pure donnée (pour bactéries classiques) sont présentées à http://www.perrin33.com/polys/micro-bt-tp/tp-ab-cmi-dilutionsolide.pdf et à http://www.perrin33.com/polys/micro-bt-tp/tp-ab-cmicmb.pdf. Mais voici deux schémas de principes.

CMB (concentration minimale bactéricide) : concentration minimale en antibiotique conduisant à un taux de survie 0,01% de l'inoculum de la souche testée dans le standard de mesure. Il existe deux méthodes classiques de détermination : une en milieu solide et une en milieu liquide.

Une méthode de détermination de CMB pour bactéries classiques est présentée à http://www.perrin33.com/polys/micro-bt-tp/tp-ab-cmicmb.pdf.

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3.3 Résistant, Sensible, SusceptIble à posologie élevée et monde médical

En usage médical ou vétérinaire, un antibiotique est là pour être un médicament permettant de traiter efficacement une infection par une souche bactérienne donnée. C'est ce contexte qui définit les termes R, S et I pour le monde médical.

Voici les définitions officielles EUCAST :

S - Susceptible, standard dosing regimen: A microorganism is categorised as "Susceptible, standard dosing regimen", when there is a high likelihood of therapeutic success using a standard dosing regimen of the agent.
I - Susceptible, increased exposure*: A microorganism is categorised as "Susceptible, Increased exposure*" when there is a high likelihood of therapeutic success because exposure to the agent is increased by adjusting the dosing regimen or by its concentration at the site of infection.
R - Resistant: A microorganism is categorised as "Resistant" when there is a high likelihood of therapeutic failure even when there is increased exposure.

*Exposure is a function of how the mode of administration, dose, dosing interval, infusion time, as well as distribution and excretion of the antimicrobial agent will influence the infecting organism at the site of infection.

Le savoir médical et pharmaceutique permet d'établir une relation entre CMI d'une souche donnée en regard d'un antibiotique donné et caractère R/S et I. D'où l'intérêt de mesurer des CMI dans le monde du laboratoire d'analyses médicales.

En pratique dans les laboratoires d'analyses médicales, on mesure rarement des CMI par les méthodes décrites ci-dessus. On pratique plutôt un test de susceptibilité très simple appelé "méthode de diffusion par disque" (disc diffusion method). Cette méthode est présentée à http://www.perrin33.com/polys/micro-bt-tp/tp-cmiantibiogramme-methodedesdisques.pdf. Les diamètres possibles de la zone d'inhibition de culture en présence d'une charge sur le disque d'un antibiotique donné et pour une souche de type donné et dans le standard de mesure sont corrélés aux caractères R,S ou I.

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3.4 Marqueurs de résistance aux antibiotiques et biotechnologies de laboratoire

Au laboratoire, on utilise très souvent des souches possédant des marqueurs de résistance génétiques à tel ou tel antibiotique afin de réaliser des sélection aisées à l'aide milieux chargés en tel ou tel antibiotique.

La souche qui n'a pas le marqueur de résistance propose une CMI très basse de l'antibiotique, elle est cible sensible à l'antibiotique. Elle est dite sensible. Une souche de même type qui a reçu le marqueur génétique de résistance et qui l'exprime est désormais à CMI très élevée au regard de la souche sensible. Elle peut être sélectionnée par un milieu contenant l'antibiotique de sélection à une concentration qui inhibera totalement la souche sans le marqueur. Elle est dite résistance.

Mais rien à voir avec de la biologie médicale !.

Les marqueurs de résistances les plus communs employés dans les vecteurs de clonage et d'expression en biologie moléculaire sont :

Marqueur de résistance à l'ampicilline. Le gène de résistance code une béta-lactamase, enzyme qui hydrolyse le noyau béta-lactame de l'antibiotique ampicilline. Voir aussi http://www.perrin33.com/microbiologie/lereste/lactam_1.php. Avec les souches E. coli de biologie moléculaire, on utilise classiquement l'ampicilline à 100 µg/mL dans les milieux soit 10 à 100 fois plus que les CMI des souches sans marqueur de résistance.
Marqueur de résistance à la kanamycine. Le gène de résistance code une aminoglycoside 3'-phosphotransferase. La modification de phosphorylation inactive la kanamycine. Avec les souches E. coli de biologie moléculaire, on utilise classiquement la kanamycine à 50 µg/mL dans les milieux soit 10 à 50 fois plus que les CMI des souches sans marqueur de résistance. la CMI des souches avec le marqueur excède 512 µg/mL.

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