le couple pneumocoque - fluoroquinolones · 6 S. pneumoniae: mécanismes de R aux FQ • Modification de cible: – mutations ponctuelles successives QRDR+++ » (rarement mosaïque)

1

Fenêtre de mutationapport du modèle animal

le couplepneumocoque - fluoroquinolones

P ChavanetDépartement d’Infectiologie

EA 562, LMI-LQRFDijon

2

Infections respiratoires « basses »le sketch

fréquence

Br.aigue 73%

EA.BPCO 16%

Pneumonie 11%

Antibiothérapie = 96%

3


fréquence hospitalisation

Br.aigue 73% 0.3%

EA. BPCO 16% 2.2%

Pneumonie 10% 12%

4


fréquence hospitalisation mortalité

Br.aigue 73% 0.3% 0

EA. BPCO 16% 2.2% 0.4%

Pneumonie 10% 12% 10-15%

5

Principaux pathogènes isolés au cours des PAC : Europe

6

S. pneumoniae : mécanismes de R aux FQ• Modification de cible:

– mutations ponctuelles successives QRDR+++» (rarement mosaïque)

• Topoisomérase IV (C2E2)– Sous-unité C (parC)– Sous-unité E (parE)

• Gyrase (A2B2)– Sous-unité A (gyrA)– Sous-unité B (gyrB)

• Efflux actif augmenté– pmrA

• FQ “hydrophiles” (Cipro, Norflo)• Inhibé par la réserpine

– Autres pompes ?

7

S. pneumoniae : résistance aux FQ (IRBA) en France

36 (3,7)8 (0,8)01 (0,1)17 (1,7)10 (1,0)9802004

28 (3,1)9 (1,0)02 (0,2)8 (0,9)9 (1,0)9682003

37 (3,8)14 (1,5)01 (0,1)8 (0,8)14 (1,5)9652002

24 (3,5)7 (1,0)02 (0,3)6 (0,9)9 (1,3)6752000 - 2001

TotalParC+GyrAGyrAParC+EffluxEffluxParC

Mécanisme de résistance (%)

N souchesAnnée

2 - ≥8-0,50,12 - 0,25Moxifloxacine

4 – 32-2 – 161 – 2LévofloxacineCMI extrêmes, mg/L

A détecter sur l’antibiogrammeà l’aide de la norfloxacine (Ca-SFM)

8

Pneumocoque vs fluoroquinolonesdonnées françaises (CNR)

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0,25 0,5 1 2 4 8 16 >=32

CMI (mg/l)

%

WTParC+GyrA

échecsuccès

9

Une antibiothérapie « inadéquate » => mortalité accrue

Ibrahim EH, Chest 2000,118:146-55; Alvarez-Lerma F, Intensive Care Med 1996,22:387-94; Rello J, Am J Respir Crit Care Med, 1997,156:196-200; Kang CI, CID 2004;39:812-8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

mor

talit

é (%

)

adaptée inadaptée

septicémie(Ibrahim) PnP noso-VAP(Alvarez) PnP noso-VAP (Rello) Septi Enterobacter Kang) septic Pyo

S R

10

Une antibiothérapie « inadéquate » => mortalité accrue

Ibrahim EH, Chest 2000,118:146-55; Alvarez-Lerma F, Intensive Care Med 1996,22:387-94; Rello J, Am J Respir Crit Care Med, 1997,156:196-200; Kang CI, CID 2004;39:812-8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

mor

talit

é (%

)

adaptée inadaptée

septicémie(Ibrahim) PnP noso-VAP(Alvarez) PnP noso-VAP (Rello) Septi Enterobacter Kang) septic Pyo

S R

11


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0,25 0,5 1 2 4 8 16 >=32

CMI (mg/l)

%

WTParC+GyrA

échecsuccès

12


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0,25 0,5 1 2 4 8 16 >=32

CMI (mg/l)

%

WTEffluxParCParC+EffluxParC+GyrA

échecsuccès

13

Les concentrations critiques

CMI (mg/l)Cipro 1 2 4

levo ≤0.25 1 ≥2

moxiflo ≤0.12 0.25 ≥0.5

gatiflo ≤0.25 0.5 ≥1

14

Fréquence des mutations « bas niveaux »_______________________________________________________________

% avec ≥ 1 mutation CMI (mg/l) .Cipro 1 2 4

21 16 52levo ≤0.25 1 ≥2

0-14 6-27 5-100moxiflo ≤0.12 0.25 ≥0.5

9 53 75gatiflo ≤0.25 0.5 ≥1

10 52 80________________________________________________

Chavanet P, MMI 2006

15

Pneumonie expérimentale à …….. (Dijon)

16

Traitement humaniséPompe pilotée

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 30 60 90 120

Time (min

Ln [

Obtained LN [

Elimination pha

Distribution pha

Calculated LN ordinateur

PK individuelle

17

Pneumonie expérimentale

choix des traitementsTraitement humanisé:CiprofloxacineIV: 400mg x 2levofloxacine po: 500mg x 2gatifloxacine po: 400mg x 1moxifloxacine po: 400mg x 1

01234567

0 6 1 2 1 8 2 4 3 0 3 6 4 2 4 8

t i m e ( h )

mg/

l

m o x i " h " m o x i " l a p "

0

1

2

3

4

0 12 2 4 3 6 48

tim e (h)

mg/

l

01234

5678

0 6 12 18 24 30 36 42 48

lévo "h" lévo "lap"

0

1

2

3

4

5

0 4 8 12 16 20 24time (h)

Free

ser

um C

once

ntra

tions

(mg.

L-1)

MIC

gatifloxacine

moxifloxacinelevofloxacine

ciprofloxacine

18

Pneumocoque vs efficacité FQ in vivoconcentration bactérienne pulmonaire résiduelleà l ’issue du traitement

0123456789

sauvage efflux parC parC parC,gyrA

CFU/

g po

umon

CTRL cipro levoflo gatiflo moxi

CMI ………………. …. ….S/R Cipro 0.5Levo 0.5 1 2 2Gati 0.125 0.25 1 1 4Moxi 0.125 0.125 1 1 4

Souche inductrice initiale ->

19

Pneumocoque vs efficacité FQ in vivoSurvivants résistants à l ’issue du traitement



CTRL cipro levoflo gatiflo moxi9

012345678

CFU

/g p

oum

on

résistants


20




012345678


CFU

/g p

oum

on

résistants


21




012345678


CFU

/g p

oum

on

résistants


22




012345678


CFU

/g p

oum

on

résistants


23




012345678


CFU

/g p

oum

on

résistants


24

PnP pneumocoque vs Fluoroquinolonesapport du modèle expérimental

Conclusion 1a• Un traitement par fluoroquinolone• d ’ une pneumonie à pneumocoque

– sauvage exposée à cipro– ou– avec résistance à bas niveau exposée à levo ou moxiflo

• s ’accompagne:– d ’une faible réduction bactérienne– de la sélection de mutants résistants

• Danger d’une préexposition par une fluoroquinolone peu active

25

concentration critique in vitro vs concentration critique clinique ?ou

dépistage de la résistance à bas niveau ?



012345678


CFU

/g p

oum

on

résistants


26

Pneumocoque vs efficacité FQ in vivo(réduction bactérienne)

0123456789


CFU

/g p

oum

on


CMICipro 0.5Levo 0.5Gati 0.125Moxi 0.125

27

Concentration minimale inhibitrice (CMI) in vitro

Concentration de prévention de la mutation (CPM) in vitro

CMI CPM

inoculum (log CFU/ml) 5-6 >10105-6 10>10

incubation (h) 24 48(72)

au delà mutants pas de mutant

28

CMI

0

1

2

3

4

5

6

C1 C2 C3 C4 C5 C6

concentration

29

CMI

0%

20%

40%

60%

80%

100%

H0 H12 H24Co n

c ent

r atio

n b a

ctér

ienn

e

temps

30

Concentration de Prévention de Mutation-CPM

0

1

3

5

7

9

11

C1 C2 C3 C4 C5 C6

R

concentration

Con

cent

r atio

n b a

ctér

ienn

e

> 48h

0

1

3

5

7

9

11

31

Activité intrinsèque: MIC vs MPC« côté molécule »

Xilin Zhao and Karl Drlica, CID 2001; 33(Suppl 3):S147–56

32

Pneumo

MIC90 MPC90

Moxi 0.25 2

Gati 0.5 4

Trova 0.25 4

Grepa 0.5 8

Levo 1 8

moxi

gati

trova

grepa

levo

Blondeau, AAC 2001

33

MIC vs MPC Impact de la 1ere marche de résistance

« côté bactérie »

Wild type vs parC

sauvage

parC

34

Pneumo: au départ c’est lequel ?

Triangle vide: MICTriangle plein: MPC

10 logCFU

Rond vide : MoxiRond plein : Levo

WT

parC

gyrA

Li, AAC 2002

35

Pneumo vs moxiflo in vitro

Zinner SH, JAC 2003

Pk vs fenetre Effet antibactérien Sensibilité post-TT

36

CPM

CMI

Temps (h)

Con

cent

ratio

n (m

g/l

Ciprofloxacine

Levofloxacine

CMI

37

CPM

CMI

Temps (h)

Con

cent

ratio

n (m

g/l

Ciprofloxacine

Levofloxacine

CMI

CPM

Temps (h)

Con

cent

ratio

n (m

g/l moxiflo

CMI

gatiflo

CMI

38


0123456789


CFU

/g p

oum

on


CMICipro 0.5Levo 0.5Gati 0.125Moxi 0.125

39

CMI, CPMpneumocoque « sauvage »

0,01

0,10,060,04

0,02

10,60,4

0,2

1064

2

2030

50

sauv

age

sauv

age

sauv

age

sauv

age

sauv

age

cipro levo gati moxi gemi

mg/

l

Cmax: ---Cmax: ---

CMI

CPM

40


Conclusion 2a

• Un traitement par fluoroquinolone• d ’ une pneumonie à pneumocoque

• sensible et• sans résistance à bas niveau (sauvage)

• s ’accompagne:– d ’une faible réduction bactérienne– de mutants résistants

• si les concentrations sont « dans la fenêtre de mutation»– sous la CPM

– ex: ciprofloxacine

41




012345678


CFU

/g p

oum

on

résistants


42

Concentration minimale inhibitrice (CMI)Concentration de prévention de la mutation (CPM)pneumocoque « parC »

0,01

0,10,060,04

0,02

10,60,4

0,2

1064

2

2030

50

sauv

age

efflu

x

parC

gyrA

sauv

age

efflu

x

parC

gyrA

sauv

age

efflu

x

parC

gyrA

sauv

age

efflu

x

parC

gyrA

sauv

age

efflu

x

parC

gyrA

cipro levo gati moxi gemi

mg/

l

Cmax: ---Cmax: ---

CMI

CPM

43


Conclusion 2b

• Un traitement par fluoroquinolone• d ’ une pneumonie à pneumocoque

• sensible et• avec ou sans résistance à bas niveau

• s ’accompagne:– d ’une faible réduction bactérienne– de mutants résistants

– très fréquents en cas de parC initiale

• si les concentrations sont « dans la fenêtre de mutation »– sous la CPM

44

Pneumo vs moxiflo in vitro

Zinner SH, JAC 2003

45

Temps dans la fenêtre de mutation (Tmsw ):réduction bactérienne in vivomutants

Log

10C

FU.g

-1

0

2

4

6

8

10

dose

Une souche vs doses variables

46

Temps dans la fenêtre de mutation (Tmsw ):réduction bactériennemutants

Log

10C

FU.g

-1

0

2

4

6

8

10

Concentration bactérienne totale

dose


47

CPM

CMI

Temps (h)

Con

cent

ratio

n (m

g/l

« petite dose »

« forte dose »

CMI

48

CPM

CMI

Temps (h)

Con

cent

ratio

n (m

g/l

« petite dose »

« forte dose »

CMI

« …. dose »

49

CPM

CMI

Temps (h)

Con

cent

ratio

n (m

g/l

« petite dose »

« forte dose »

CMI

Temps de concentration sérique dans la fenêtre« …. dose »

50


Log

10C

FU.g

-1

0

2

4

6

8

10

00 50 100 50

TMSW (%)


dose


51


Log

10C

FU.g

-1

0

2

4

6

8

10

00 50 100 50

TMSW (%)

mutants


dose


52


Conclusion 3

• Une régime thérapeutique prévenant les mutants existe in vivo– par exemple animaux

• infectés par pneumocoque parC• traités par moxifloxacine (doses humanisées croissantes)

– <=> Tmsw < 60% <=> ≥ 2 x dose normale

• Une fenêtre de mutation existe in vivo

• le concept de CPM « in vitro » prend toute sa valeur

53

In vivoTT humanisé vs pneumocoque de sensibilités variées aux fluoroquinolones

efficacité « globale »(concentration bactérienne totale dans les poumons)

2

4

6

8

1 0

2 0 4 0 6 0 8 00

levofloxacine

AUC0-24h libre /CMI

Log

CFU/g -4 log CFU/g

54

In vivoTT humanisé vs pneumocoque de sensibilités variées aux fluoroquinolones

efficacité « globale »(concentration bactérienne totale dans les poumons)

2

4

6

8

1 0

2 0 4 0 6 0 8 00

levofloxacine

AUC0-24h libre /CMI

gatifloxacine

0

2

4

6

8

1 0

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0

Log

CFU/g

Log

CFU/g

2

4

6

8

1 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 00

moxifloxacine

Log

CFU/g

-4 log CFU/g

-6 log CFU/g

-6 log CFU/g

55

In vivoTT humanisé vs pneumocoque de sensibilités variés aux fluoroquinolones

efficacité « globale » (…)mutants résistants

2

4

6

8

1 0

2 0 4 0 6 0 8 00

levofloxacine

gatifloxacine

2

4

6

8

1 0

0

AUC0-24h libre /CMI5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 00

0

2

4

6

8

1 0

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0

moxifloxacine

Log

CFU/g

Log

CFU/g

Log

CFU/g

56

Modèle in vitro « pk bronches »:lévo vs moxiflo - Pneumo parC

C. Andrew DeRyke, JAC (2006) 58, 601–609

Bactericidal activity at 48 h as a function of exposure. Closed ircles, levofloxacin; open triangles, moxifloxacin; solid line, levofloxacin; dotted line, moxifloxacin.

57

La fenêtre de mutation existe pour tous les couples « bug-drug »

1- Mutations pré-existantes• M. tuberculosis 10-6-8

• => association• Règle de l’indépendance des mutations

2- Mutations pré-existantes• MPC• TT « hautes doses » > MPC

58

BK vs antituberculeux (côté molécule)

59

Mycobactéries MPC 50-90 (« côté molécule »)

Juan Carlos Rodr´ýguez International Journal of Antimicrobial Agents 24 (2004) 352–356

60

Association:Mycobacterium tuberculosis

moxi + ..(« côté molécule »)

---- :Moxi seule 2.5mg/l après 6 joursCarré vide :Drogue seuleCarré plein :Association avec moxi

Lu T, JAC 2003

Antagonisme => sélection « accrue » de mutants

INH

RMP

capreo

cycloserine

ETMB

% s

urviva

nts

-----------------------------

-----------------------------

-----------------------------

-----------------------------

-----------------------------

Concentration (mg/l)

61

Efficacité: données in vitroEtude de l’ADN gyrase de M. tuberculosis

Interaction avec les quinolones• Production hétérologue des

sous-unités A et B (His-tag) de M.tuberculosis chez E. coli

• ADN gyrase recombinante fonctionnelle

• Relation structure-activité des quinolones : C-8, N-1, F en C-6 et cycle en C-7

C2

3

N

O

COOH

AB

F

O-CH3

NNH

4567

H

H

moxifloxacine Aubry AAC 2004

Relation entre CMI et CI50 de 22 quinolones sur l'ADN

gyrase de M. tuberculosis

R2 = 0,9

1

10

100

1000

10000

0,1 1 10 100 1000CMI (mg/l)

CI50 (mg/l)

NalPip

Flu

EnoTem

Pe

Flé

BMS

Cip

OflGré

Lé

Mox

Cli

Gat

Oxo

Tos

Tro

Nor

Gém

SitSpx

62

Efficacité: données in vitro

Moxifloxacine

Sparfloxacine

Ofloxacine

Ciprofloxacine

Shandil, AAC, 2007

63

Données expérimentales « dans les macrophages »

Shandil, AAC, 2007(Balb-C, aerosol, T0= 4 semaines, TT= 4 semaines (3 pour Sparflo)

64

Données expérimentales in vivo modèle murin

Shandil, AAC, 2007(Balb-C, aerosol, T0= 4 semaines, TT= 4 semaines (3 pour Sparflo)

65

Moxiflo vs TB in vivoAlmeida D…Grosset, AAC 2007;51:4261Souris

Inhalation BKBK: CMI 0.5 – MPC 8

Moxiflo: 2 doses

# Pk « humaine »

66

Moxiflo vs TB in vivoAlmeida D…Grosset, AAC 2007;51:4261

Mutant MFX-RÀ 2 mg/l 10-9

À 8 mg/l -

67

Moxiflo vs TB in vivoAlmeida D…Grosset, AAC 2007;51:4261

% souris avec BK MFX-R

0%

0%

0%

0%

30%

16%

0%

50% à 10-5-6

AUC:MIC > 100

AUC:MIC < 50

68

Tuberculose résistante: délai de négativation des expectorations

Holtz TH Ann Intern Med 2006

69

Tuberculose résistante: délai de négativation des expectorations

Holtz TH Ann Intern Med 2006

Impact de la résistance initiale

Impact de l’inoculum initial

70

Phases du traitement de la tuberculosePopulations « BK »

A

B

c

A: multiplication rapide (caseum)B: multiplication lente (acidic)C: multiplication « sporadique »

INHPZARIF

EMBPZAINHRIF

INHRIF

Mois 1 2 3 4 5 6

induction maintenance

D’après Mitchison, Bull Int Union Tuberc 1985; Iseman 2000

71

Haemophilus:« côté molécule »: différences sans importance !!!

Rond plein : GarenoRond vide: CiproTriangle plein: LevoTriangle vide: Moxi

MPC << Cmax donc a priori pas de problème

72

Haemophilus:côté bactérie: au départ, c’est lequel !!Différences avec grande importance

Rond vide : WTRond vide: gyrATriangle vide: gyrA + parCTriangle plein: gyrA + parC + gyrA

Si double mutation: MPC >> Cmax !!! =>…….! Mutants enrichis !Li X, AAC 2004

73

Staphylocoque vs levo

Cui JID 2006;194:1601tissue cage model

74

Divers bactéries: MPC « côté molécule »

75

Pyo cipro vs levo

Hansen GT, Drlica K, Blondeau JM,

MPC mg/l

N i

sola

tes

Cipro en noir, levo en blanc

0,5 1 2 4 8 16 32 64

100

80

60

40

30

0

76

Conclusionfluoroquinolones vs pneumonie à pneumocoque

• La CMI seule ne prédit l’activité in vivo

• Impact thérapeutique majeur d’un bas niveau résistance• Détection phénotypique, génotypique,… ?

• Adaptation des concentrations critiques ?

• Valeur prédictive de la CPM• Fenêtre de mutation vs apparition de résistances in vivo

77

Traitements antibactériens

• Résistance inéluctable

• TT => sélection……tôt ou tard

• => quels sont les objectifs thérapeutiques– …..– TT courts chez l’immunocompétent ?

78

Remerciements

EA 562 - LQRF:Delphine CroisierManuel EtienneCatherine Lequeu

L ’équipe de Maladies Infectieuses

Faculté de MédecineRégion BourgogneCMITLaboratoires

Karl DrilckaPublic Health Research Institute, NJ, USA

le couple pneumocoque - fluoroquinolones · 6 S. pneumoniae: mécanismes de R aux FQ • Modification de cible: – mutations ponctuelles successives QRDR+++ » (rarement mosaïque)

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