Etienne Ruppé
Université de Paris, INSERM UMR1137 IAME AP-HP, Hôpital Bichat, Laboratoire de Bactériologie
Séance thématique hepta-académique
Microbiote et résistance aux
antibiotiques : défis et opportunités
Consultant pour DaVolterra*
Membre du Conseil Scientifique de Pathoquest and MaaT Pharma*
Fonds de recherche de la part de bioMérieux
Interventions pour Mobidiag, Correvio, MSD et Pfizer Frais de déplacements de la part Novartis, Sanofi
Conflits d’intérêt
2
*Sociétés développant des solutions liées au microbiote
3
Composition du microbiote
intestinal
4
Anaérobies
Intérêt clinique
Arumugam M. Nature. 2011 May 12;473(7346):174–80.
Composition du microbiote intestinal
Grand nombre de bactéries (3x10
13), les pathogènes étant sous-dominants
Grande diversité (plusieurs centaines d’espèces)
La plupart de ces bactéries sont difficilement ou non- cultivables
Abondance relative (au niveau du genre) Abondance relative (au niveau du phylum)
4
5
La résistance aux antibiotiques
Pathogènes priotaires pour la recherche de nouveaux antibiotiques (OMS) Priorité 1: CRITIQUE
•Acinetobacter baumannii résistant aux carbapénèmes
•Pseudomonas aeruginosa, résistant aux carbapénèmes
•Enterobactéries, résistant aux carbapénèmes, productrices de BLSE Priorité 2: HAUTE
•Enterococcus faecium, résistant aux glycopeptides
•Staphylococcus aureus, résistant à la méticilline, intermédiaire-résistant aux glycopeptides
•Helicobacter pylori, résistant clarithromycine
•Campylobacter spp., résistant aux fluoroquinolones
•Salmonella spp., résistant aux fluoroquinolone
•Neisseria gonorrhoeae, résistant aux céphalosporines, résistant aux fluoroquinolones Priority 3: MOYENNE
•Streptococcus pneumoniae, de sensibilité diminuée aux pénicillines
•Haemophilus influenzae, résistant à l'ampicilline
•Shigella spp., résistant aux fluoroquinolones
La résistance bactérienne aux antibiotiques : principales menaces
BLSE : bêta-lactamase à spectre élargi
Microbiote intestinal : réservoir des bactéries multirésistantes (BMR)
6
Grall N et Ruppé E. EMC Biologie, 2017. UFC : unite formant colonie 7
Représentation quantitative des populations du microbiote intestinal
102
Concentration intestinale (UFC/g selle)
103 104
105 106
107 108
109
1010
1011
Effet de barrière
8
L’effet de barrière
Buffie, C. G. et al. Nature (2014).; OTUs: operational taxonomic units; CFU: unités formant colonies 9
16S profiling (selles humaines et de souris): identification d’OTUs associées à lla répression de la croissance de Clostridium difficile.
Confirmation in vivo : les souches inhibent la croissance de C. difficile (par la production d’acides biliaires secondaires, opéron bai).
Identification des bactéries intestinales inhibant la croissance de C. difficile
Suspension administrée 4
bactéries
Caballero, S. et al. Cell Host & Microbe (2017). 10
Identification par métagénomique de bactéries interagissant négativement avec Enterococcus faecium résistant à la vancomycine (vanA) :
Blautia producta : productrice de bactériocine (compétition par interférence)
Clostridium boltae : permet croissance de B. producta (coopération/syntrophie)
Bacteroides sartorii et Parabacteroides distasonis : détruisent bêta-lactamines résiduelles
Exemple de l’effet barrière contre les entérocoques résistants aux glycopeptides
Log10 VRE/g selles
Limite de détection
B. producta
VRE C. boltae
Ampicillin P. distasonis
B. sartorii
Souris gavées avec VRE+ampicilline+mix
11
Action des antibiotiques
12 12
12 volontaires sains, 4 jours de méropénème, vancomycine et colistine
Palleja, A. et al. Nature Microbiology (2018).
Action des antibiotiques : perte de l’effet barrière
Richesse Diversité (indice de Shannon)
Richesse Diversité (indice de Shannon)
Temps Temps
Antibiotiques et abondance des bactéries multirésistantes
Abondance relative intestinale en E. coli BLSE augmente avec la prise d’antibiotiques.
1. de Lastours, V. et al. Antimicrob. Agents Chemother.(2016); 2. Ruppé, E. et al. Antimicrob. Agents Chemother. (2013). BLSE : bêta-lactamase à spectre élargi
France
Patients admis à l’hôpital1
Moldavie, Roumanie, Turquie, Grèce, Femmes avec infections urinaires2
-4 -3 -2 -1
Abondance relative intestinale en E. coliBLSE (Log) Abondance relative intestinale en E. coliBLSE (Log)
0
Oui Non
Exposition aux antibiotiques
Oui Non
Exposition aux antibiotiques
13
14
Translocation
1Infection urinaire
2Excrétion environnement
3Portage au long cours
4Infections nosocomiales
5Risque faible
Risque élevé
Impact des concentrations intestinales des bactéries multirésistantes
1.Taur, Y. et al. Clin. Infect. Dis. 55, 905–914 (2012); 2.Ruppé, E. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 57, 4512–4517 (2013); 3.Donskey, C.J. et al. N. Engl. J. Med. 343, 1925–1932 (2000); 4. Ruppé, E. et al. Clin.
Infect. Dis. 61, 593–600 (2015). 5.Freedberg, D.E. et al. Intensive Care Med 44, 1203–1211 (2018).
15
Le résistome intestinal
Les bactéries du microbiote intestinal contiennent de nombreux gènes de résistance aux antibiotiques
N=6095 gènes de résistance
prédits (0.2% des 3,9M gènes du catalogue testé)
Moyenne de 1377 gènes de
résistance par sujet (min. 258, max.
2367)
Faible identité avec gènes de
résistance connus (moyenne 29,8%
en acide aminés)
Localisation chromosomique
Ruppé, E. et al. Nat Microbiol 4, 112–123 (2019). 16
Les gènes de résistance des bactéries intestinales peuvent-ils être transférés vers des bactéries pathogènes ?
Oui pour les Firmicutes : exemple des gènes de résistance aux glycopeptides partagés entre Clostridium (espèce commensale) et Enterococcus (pathogène opportuniste)
Non pour les Proteobacteria (entérobactéries, P. aeruginosa, Acinetobacter baumannii) : gènes de résistance viennent de protéobactéries environnementales.
Mais des exceptions existent !
1. Stinear, T.P., et al. Lancet 357, 855–856 (2001); 2. Ebmeyer, S., et al. Communications Biology4, 1–
10 (2021); 3. Petitjean, M. et al. en revision dans Microbial Genomics.
Céphalosporinases plasmidiques proviennent des entérobactéries et
Aeromonas
tet(X) provient de Sphingobacterium (Bacteroidetes)
Allemagne : isolement fortuit d’un E.
coli produisant une bêta-lactamase de Bacteroides (Bacteroidetes)3
17
D’après Stiefel, U. et al. 2014 Aug;58(8):4535-42
Certaines bactéries dégradent les antibiotiques et protègent le microbiote
Administration de Bacteroides thetaiotaomicron (producteur de bêta- lactamase) empêche colonisation par un Enterococcus faecium résistant à la vancomycine (vanB) lors d’une exposition au céfotaxime.
Mécanisme : dégradation des résidus de céfotaxime par la bêta-lactamase.
Log10 VRE par gramme de selle
Jours
VRE + Solution saline + céfotaxime
VRE + Bacteroides thetaiotaomicron+ cefotaxime VRE seul (sans céfotaxime)
18
19
Opportunités !
Tavoukjian, V. J. Hosp. Infect. 102, 174–188 (2019).
TMF semble efficace pour éradiquer portage de bactéries multirésistantes.
Efficacité pourrait dépendre du type de BMR
Restaurer l’effet barrière par la transplantation de microbiote fécal (TMF)
Proportion [intervalle de confiance 95%] de patients décolonisés après TMF
29
Kokai-Kun, J.F. et al. Lancet Infect Dis 9, 487–496 (2019).
Bêta-lactamase P3A de Bacillus subtilis dérivée de celle de Bacillus subtilis : Ribaxamase
Moins d’infections à
Clostridioides difficile Moins
d’acquisitions d’entérocoques résistants à la vancomycine
Inactivation colique des bêta-lactamines résiduelles
30
Points clés
Le microbiote intestinal est principalement
composé de bactéries anaérobies strictes
Ces propriétés sont en train de trouver une application clinique Les bactéries multirésistantes sont sous- dominantes en l’absence d’exposition aux antibiotiques
Les bactéries anaérobies assurent un effet de barrière contre les bactéries multirésistantes
Les bactéries anaérobies intestinales portent une grande diversité de gènes de résistance, exceptionnellement transmis aux bactéries pathogènes.
Elles peuvent protéger le microbiote contre une exposition aux antibotiques.
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