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Nov 02, 2023

Tests rapides de sensibilité aux antibiotiques et identification des espèces pour les échantillons mixtes

Nature Communications volume 13, Numéro d'article : 6215 (2022) Citer cet article 10 000 accès 7 citations 22 Détails d'Altmetric Metrics La résistance aux antimicrobiens est un problème croissant à l'échelle mondiale.

Nature Communications volume 13, Numéro d'article : 6215 (2022) Citer cet article

10 000 accès

7 citations

22 Altmétrique

Détails des métriques

La résistance aux antimicrobiens est un problème croissant à l’échelle mondiale. Des tests rapides de sensibilité aux antibiotiques (AST) sont nécessaires de toute urgence en clinique pour permettre des prescriptions personnalisées dans des environnements à haute résistance et pour limiter l'utilisation de médicaments à large spectre. Les méthodes AST phénotypiques rapides actuelles n'incluent pas l'identification des espèces (ID), laissant le placage ou la culture fastidieux comme la seule option disponible lorsqu'une identification est nécessaire pour effectuer l'appel de sensibilité. Nous décrivons ici une méthode pour effectuer un AST phénotypique au niveau d’une seule cellule dans une puce microfluidique qui permet un génotypage ultérieur par FISH in situ. En stratifiant la réponse phénotypique de l'AST sur les espèces de cellules individuelles, il est possible de déterminer le profil de sensibilité de chaque espèce dans un échantillon mixte en 2 h. Dans cette étude de démonstration de principe, nous démontrons le fonctionnement avec quatre antibiotiques et des échantillons mélangés avec des combinaisons de sept espèces.

L’augmentation rapide de la résistance aux antibiotiques constitue une menace sérieuse pour la santé humaine ; L'accès à des antibiotiques efficaces est une pierre angulaire de la médecine moderne et une condition préalable, par exemple, au traitement du cancer et à la chirurgie. Différentes enquêtes1,2 aboutissent à différentes estimations de la gravité de la situation, mais il existe un consensus selon lequel des mesures doivent être prises, faute de quoi les coûts, tant en termes de souffrance humaine que d’impact économique mondial, seront stupéfiants3. Les experts conviennent également que le problème est dû, au moins en partie, à l’utilisation aveugle ou abusive d’un large éventail d’antibiotiques4. Pour surmonter ce problème, des tests de sensibilité aux antibiotiques (AST) personnalisés et rapides sont nécessaires, idéalement sur le lieu d'intervention5. Sans ces outils, les médecins n’ont d’autre choix que de prescrire des antibiotiques à large spectre dans de nombreux cas, car l’identification du ou des pathogènes et du profil de résistance peut prendre plusieurs jours.

Les limites des AST phénotypiques classiques (dilution sur gélose par diffusion sur disque ou microdilution en bouillon) sont qu'elles nécessitent une croissance bactérienne pendant des périodes prolongées en présence et en l'absence d'antibiotiques pour constater un effet. Cependant, pour certains types d’infections bactériennes, même un délai de 6 heures avant le début du traitement peut avoir des conséquences graves6. Un exemple en est le sepsis, où l’on estime que le risque de décès augmente de 7,6 % pour chaque heure pendant laquelle un traitement efficace n’est pas administré7. De plus, il a été démontré qu'en l'absence d'AST rapide, plus de 25 % des patients septiques étaient traités par des cliniciens avec des antibiotiques inappropriés, ce qui est fortement associé à la mortalité8,9,10. Ainsi, des AST rapides et précis sont nécessaires pour sauver des vies. Mais compte tenu de l’augmentation de la RAM, ce ne sont pas les affections potentiellement mortelles qui sont en cause, mais plutôt l’utilisation massive d’antibiotiques pour des affections plus bénignes11. L’épuisement des antibiotiques efficaces est également dû à la stratégie consistant à changer les antibiotiques de première intention lorsque la prévalence de la résistance locale atteint environ 10 à 20 %. Si des AST rapides et fiables étaient accessibles, des antibiotiques à haute résistance pourraient être utilisés pour 80 à 90 % des infections encore sensibles.

Le besoin évident et les avantages de l'AST rapide, à la fois pour sauver des vies et orienter les prescriptions, ont abouti au développement de plusieurs nouvelles méthodes au cours de la dernière décennie. Ces méthodes sont décrites dans plusieurs revues récentes, par exemple4,12, et nous ne répéterons pas ici tous les avantages et inconvénients des différentes méthodes. En bref, ces méthodes peuvent être divisées en deux catégories, génotypiques et phénotypiques. Les méthodes génotypiques identifient des marqueurs génétiques spécifiques associés à la résistance aux antibiotiques. Si ces méthodes permettent de détecter rapidement la présence de gènes de résistance spécifiques, elles dépendent de notre connaissance des mécanismes de résistance qui est loin d'être complète13, compte tenu notamment de l'émergence rapide de nouveaux mécanismes de résistance. De plus, l'absence de gènes de résistance ne prédit pas la sensibilité aux antibiotiques14, c'est-à-dire que vous pouvez apprendre ce qu'il ne faut pas utiliser, mais pas ce qui fonctionnera. Dans les méthodes phénotypiques, les bactéries sont exposées à un antibiotique et leur réponse phénotypique, par exemple la lyse ou la réduction du taux de croissance, est surveillée. Les méthodes phénotypiques fonctionnent quel que soit le mécanisme de résistance. Si la réponse phénotypique est présente, la bactérie est sensible. Les différents AST phénotypiques rapides qui ont atteint le marché peuvent fournir une réponse (sensible ou résistante) en 2 à 6 heures pour les hémocultures positives qui se sont développées plus de 6 heures après l'échantillonnage du patient. Pour d'autres échantillons, par exemple l'urine, le temps de réponse peut être réduit à 30 minutes pour les espèces à Gram négatif en chargeant l'échantillon directement dans une micropuce et en mesurant le taux de croissance avec et sans antibiotiques15.