Résistance aux β-lactamines

VIII.3.1 Modification de mécanismes intrinsèques

Pseudomonas aeruginosa a une remarquable capacité de développer une

résistance à la plupart des agents antimicrobiens par de multiples mécanismes. Un de ses mécanismes de résistance est lié à sa capacité de changer de phénotype en mutant d’une souche invasive non mucoïde à une souche mucoïde surexprimant l’alginate, une matrice d’exopolysaccharide favorisant une colonisation pulmonaire chronique. La mutation responsable de la forme mucoïde (muc) est associée à l’activation de la transcription du gène de l’alginate algD [97]. La région responsable des formes mucoïdes et non mucoïdes contient trois gènes étroitement liés algU, mucA, et mucB. AlgU est un régulateur positif, mucA et mucB constituent le cluster de gènes contrôlant la conversion à la forme mucoïde.

Une importante activation de la transcription d’algD et la conversion à la souche mucoïde sont observées quand mucA ou mucB sont inactivés au niveau du chromosome des souches initialement non mucoïdes. La production locale, par P. aeruginosa, d’exopolysaccharides (alginates) provoque la formation d’un biofilm enrobé d’une matrice d’exopolysaccharides.

Des mécanismes de résistance intrinsèque sont également à l’origine d’une résistance aux antibiotiques [97].

VIII.3.2. Surproduction de la céphalosporinase naturelle, AmpC

Presque toutes les souches de Pseudomonas aeruginosa produisent une β-lactamase à large spectre, dénommée AmpC (classe C de Ambler), dont l’expression peut être induite par certaines β-lactamines comme les carbapénèmes et la céfoxitine, ou encore l’acide clavulanique [97]. L’enzyme est faiblement produite chez les bactéries sauvages et hydrolyse, principalement les aminopénicillines (amoxicilline et ampicilline), les céphalosporines de 1^ére (C1G) et de 2^éme (C2G) génération ainsi que le céfotaxime. Cependant, la survenue de mutations dans des gènes impliqués dans le recyclage du peptidoglycane tels que dacB (W92Stop, T428P), ampD (délétion, codon stop prématuré, M200I, IS1669) et ampDH3, ou dans le gène ampR (D135N, G154R), qui code pour un régulateur transcriptionnel de la famille LysR, peut entraîner la dérépression partielle ou totale du gène ampC. Il en résulte une hydrolyse plus ou moins importante, selon le niveau de production de l’enzyme, de la plupart des β-lactamines à l’exception des carbapénèmes (Figure 14,A) [97].

Figure 14 : Antibiogrammes d’une souche de Pseudomonas aeruginosa surproduisant la céphalosporinase naturelle, AmpC. Antibiogrammes réalisés selon les recommandations du

CA-SFM 2015, sur un (A) milieu de Mueller Hinton (B) et un milieu de Mueller Hinton additionné de 2000 mg/mL de cloxacilline. FEP : céfépime ; PIP : pipéracilline ; TZP :

tazobactam/pipéracilline ; CTX : céfotaxime ; TIC : ticarcilline ; TCC : ticarcilline/ac. Clavulanique ; CAZ : ceftazidime ; MEM : méropénème ; IPM : imipénème ; GMI :

gentamicine ; TMN : tobramycine ; ATM : aztréonam ; FOS : fosfomycine ; NTM : nétilmicine ; CIP : ciprofloxacine ; AN : amikacine. [97]

Par ailleurs, certains variants de séquence de l’enzyme AmpC, dénommés ESAC pour Extended Spectrum AmpC, ont été décrits récemment confèrent une résistance de très haut niveau à la ceftazidime et au ceftolozane, pouvant s’étendre au céfépime et à la ticarcilline, mais ne touchant pas ou peu la pipéracilline [97].

L’impact sur la résistance aux céphalosporines de 3^éme génération (C3G) diffère selon la localisation des mutations dans la structure de la β-lactamase (boucle oméga, domaine R2, partie C-terminale). Certaines de ces mutations (E221K, E221G, N347I, P154L, F121L, G216R) augmentent l’activité hydrolytique de l’enzyme vis-à-vis du ceftolozane, même en présence du tazobactam, ou encore diminuent le pouvoir inhibiteur de l’avibactam [97].

Certaines ESAC (portant les mutations G216R ou E221K) et la production concomitante de β-lactamases extrinsèques peuvent conduire à des résultats faussement négatifs. Le gène chromosomique codant l’enzyme AmpC n’a, pour l’instant, pas été identifié sur des plasmides. Il n’est donc pas, a priori, transmis à d’autres espèces comme c’est le cas des AmpC plasmidiques d’entérobactéries [97].

VIII.3.3. Surproduction des systèmes d’efflux actif

La résistance acquise aux β-lactamines peut résulter de la surproduction de systèmes d’efflux actif. Pas moins de 12 systèmes de type RND (Resistance Nodulation cell Division family) sont codés par le chromosome de P.

aeruginosa .Ces transporteurs membranaires ou « pompes » s’opposent à

l’accumulation intracellulaire de tout un ensemble de molécules inhibitrices en les refoulant activement vers le milieu extérieur. Formés de l’association de trois protéines, les systèmes d’efflux Mex (Multiple efflux) se distinguent des autres mécanismes de résistance par leur polyspécificité, c’est-à-dire leur capacité à transporter des molécules ayant des structures chimiques très différentes les unes des autres. Toutefois, seuls les deux systèmes majeurs, MexAB-OprM et MexXY(OprM), peuvent entraîner une résistance significative aux β-lactamine

ainsi qu’aux aminosides, aux (fluoro) quinolones, aux tétracyclines, aux sulfamides, au triméthoprime et/ou au chloramphénicol. Ces pompes sont activées par des mutations spontanées survenant dans des gènes régulateurs. Les mutants surexprimant l’un ou l’autre de ces systèmes, voire les deux simultanément [97].

Le diamètre d’inhibition autour du disque d’aztréonam (30 mg) est inférieur d’au moins 4 mm à celui autour du disque de ceftazidime (30 mg), sur un antibiogramme réalisé selon les recommandations du CASFM 2013. À noter que la modification de la charge (de 30 à 10 mg) du disque de ceftazidime selon les critères de l’EUCAST 2014 rend désormais cette règle inapplicable. En routine, l’identification des mutants d’efflux n’est pas nécessaire car les résultats de l’antibiogramme ne sont pas interprétés. La surproduction de la pompe MexAB-OprM se traduit aussi par une réduction des zones d’inhibition autour des disques de fluoroquinolones (ofloxacine, ciprofloxacine, lévofloxacine) [97]. L’activation du système MexXY(OprM) s’accompagne, quant à elle, d’une augmentation de 2 à 8 fois des CMIs des céphalosporines zwittérioniques (céfépime, cefpirome), des aminosides (gentamicine, amikacine, tobramycine) et des fluoroquinolones. Enfin, certains mutants (ParRS) surproduisant le système d’efflux MexXY(OprM) présentent des phénotypes plus complexes où s’ajoutent une résistance aux carbapénèmes par repression de la porine OprD et une baisse de sensibilité aux polymyxines telles que la colistine, par modification enzymatique des lipopolysaccharides [97].

VIII.3.4. Altération de la porine OprD

Pour franchir la membrane externe et pénétrer dans la bactérie, les β-lactamines utilisent la porine majoritaire OprF, à l’exception des carbapénèmes qui empruntent la porine spécifique OprD. L’altération qualitative ou quantitative de cette porine par des mutations dans le gène oprD ou divers régulateurs constitue un mécanisme de résistance très fréquent aux carbapénèmes chez les souches cliniques [97].

La résistance touche l’ensemble des carbapénèmes (CMI _ 4 à 32 fois) sans affecter la sensibilité aux autres β-lactamines (Figure 15). L’impact de cette imperméabilité membranaire sur la catégorisation S/I/R des bactéries est moindre pour le doripénème et le méropénème dont l’activité intrinsèque est meilleure que celle de l’imipénème sur le bacille pyocyanique. Ainsi, des mutants d’imperméabilité apparaissant « I » ou « R » à l’imipénème peuvent parfois rester « S » aux deux autres carbapénèmes [97]. Par ailleurs, les CMI des carbapénèmes peuvent être augmentées de 2 à 4 fois chez une autre catégorie de mutants surexprimant le système d’efflux actif Mex- XY(OprM), MexEF-OprN ou CzcCBA, suite à une corégulation négative de l’expression du gène oprD. C’est le cas des mutants appelés agrW2 dont la sensibilité diminuée aux aminosides et aux fluoroquinolones est due à la surproduction de la pompe MexXY(OprM) et la résistance aux carbapénèmes à un défaut de perméabilité membranaire impliquant la porine OprD [97]. Les mutants MexEF-OprN et CzcCBA sont respectivement plus résistants aux fluoroquinolones et aux métaux lourds . Enfin, il n’existe pas actuellement d’éléments permettant de penser que des altérations de la porine majoritaire OprF sont à l’origine d’une augmentation

d’autres espèces à Gram négatif appartenant, notamment, à la famille des entérobactéries.

Figure 15 : Antibiogramme d’une souche de Pseudomonas aeruginosa présentant une altération de la porine OprD [97].

VIII.3.5. Acquisition d’ADN étranger

L’apparition de nouvelles résistances chez Pseudomonas aeruginosa est fréquemment liée à l’acquisition de matériel génétique étranger porté par des plasmides, des transposons et/ou des intégrons. Ces divers supports génétiques véhiculent fréquemment des gènes codant pour des pénicillinases, des β-lactamases à spectre élargi (BLSEs) et/ou des carbapénèmases. Comme chez les entérobactéries, les isolats cliniques de P. aeruginosa peuvent héberger des β-lactamases appartenant aux classes A, B, et D de Ambler. Les BLSEs et les métallo-β-lactamases (MBLs) ont un impact thérapeutique majeur car elles confèrent des hauts niveaux de résistance vis-à-vis des β-lactamines antipyocyaniques [97].