pl toutain ecole vétérinaire toulouse1 les biofilms bactériens p.l. toutain ecole nationale...
TRANSCRIPT
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 1
Les biofilms bactériens
P.L. TOUTAIN
ECOLENATIONALEVETERINAIRE
T O U L O U S E
Update mai 2013
Costerton, 1999, Science, 284: 1318-1322
Pour aller sur notre site si vous avez récupéré nos diapositives ailleurs
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 2
Définition d’un biofilm
• Un biofilm est une communauté de microorganismes (bactéries, champignons etc.) adhérant entre eux, fixée à une surface ( bactéries dites sessiles) , et caractérisée par la sécrétion d'une matrice adhésive et protectrice.
• Ils sont naturellement résistants aux antibiotiques• Ils sont à l’origine de nombreuses infections
chroniques
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 3
Les biofilms
• Le mode de vie en biofilm est l'une des deux modalités de vie des organismes unicellulaires
• ce serait le mode de vie naturel de la plupart des microorganismes, notamment en milieu hostile
• l'autre mode de vie est la flottaison libre de type dit « planctoniques » dans un milieu liquide.
• La structure et la physiologie du biofilm donne aux bactéries ce que l’organisation tissulaire apporte aux cellules des êtres supérieurs.
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 4
Les biofilms
• Ils peuvent se développer sur n'importe quel type de surface naturelle (débris cellulaires, séquestres) ou artificielle (prothèse, sonde, cathéter…) mais aussi sur des tissus vivants (endocardites)
• La matrice du biofilm, est constituée de polysaccharides (peptidoglycanes, cellulose) imbibée d'eau.
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 5
Les biofilms: adaptation phénotypiques et génotypiques
• Un aspects majeurs des biofilms est le changements dans les phénotypes correspondant au changement du mode de vie de «planctonique et individuel », à celui de « fixé et communautaire ».
• Des groupes de gènes (>103 ) changent leurs mécanismes d'activation pour assurer cette permutation de style de vie (en quelques minutes).
• L'environnement particulier du biofilm permet ( ou oblige ) les bactéries à coopérer ensemble ce qui n’est pas le cas dans un environnement libre.
• Les bactéries vivant dans un biofilm ont des propriétés très différentes de celles des bactéries isolées de la même espèce.
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 8
Protection des bactéries dans un biofilm
1. Protection passive– La matrice protège physiquement les bactéries
contre l'entrée des agents antimicrobiens, les détergents et les antibiotiques.
2. Protection métabolique.– les bactéries entourées de biofilm sont moins
actives métaboliquement, donc moins réceptives aux agents antimicrobiens
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 9
Protection des bactéries dans un biofilm
3. Protection active– La résistance de P. aeruginosa aux antibiotiques a été
attribuée à des pompes d’efflux du biofilm expulsant activement les composants antimicrobiens.
4. Protection génétique– lors de leur implantation dans un biofilm l'expression
génétique des bactéries peut être est modifiée. L’environnement du biofilm est propice aux échanges de matériel génétique et permet le transfert de caractères de résistance.
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 10
Le cycle de vie d’un biofilm
Center for Biofilm engineering, Montana State Universitywww.erc.montana.edu/default.htm
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 11
Les biofims sont la cause d’infections chroniques
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 12
Biofilm: une cause d’infection chronique
JW Costerton (1999) Science, 284:1318-1322
Les bactéries planctoniques peuvent être éliminées par les mécanismes de défense naturels (anticorps, phagocytes…) et elles sont sensibles aux antibiotiques
Antibiotic Antibody Planktonic cellBiofilm cell Phagocyte enzymes
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 13
Biofilm:une cause d’infection chronique
JW Costerton (1999) Science, 284:1318-1322
Les bactéries peuvent adhérer entre elles pour former un biofilm notamment sur une surface inerte; cette communauté, sessile, est résistante aux anticorps, aux phagocytes et aux antibiotiques
Antibiotic Antibody Planktonic cellBiofilm cell Phagocyte enzymes
14
Biofilm: une cause d’infection chronique
JW Costerton (1999) Science, 284:1318-1322
•Les phagocytes sont attirés par les biofilms. •La phagocytose est inopérante mais les enzymes phagocytaires sont libérées localement
Antibiotic Antibody Planktonic cellBiofilm cell Phagocyte enzymes
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 15
Biofilm: a cause of persistent infection
JW Costerton (1999) Science, 284:1318-1322
•Les enzymes phagocytaires vont endommager les tissus autour du biofilm et des bactéries planctoniques vont essaimer du biofilm•Cette libération peut être la cause d’une dissémination de l’infection et d’une infection aiguë dans un tissu voisin
Antibiotic Antibody Planktonic cellBiofilm cell Phagocyte enzymes
In vivo, les biofilms se présentent sous la forme d’agrégats de dimension limitées (5-200µm) et non de films
• Ce n’est qu’en cas de corps étrangers (cathéter…) que le biofilm pourra se développer comme dans les situations in vitro 17
Biofilm: action d’un antibiotique
• A gauche, developpement d’un biofilm (plaque verte); à droite action de la tobramycine (100µg/mL pendant 24h) qui tue les bactéries périphériques (zone jaune) mais n’atteint pas les bactéries centrales (points verts)
18
Biofilms: une revue récente sur leur biologie
Trens in microbiology 19
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 20
Biofilm bactérien & risque infectieux
• Les infections « classiques » sont dues à des bactéries planctoniques contre lesquelles les antibiotiques sont actifs
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 21
Biofilm bactérien & risque infectieux
• De plus en plus d’infections, notamment chez les sujets débilités, sont dues à des bactéries commensales du corps ou de l’environnement – ces bactéries forment des biofilms
24
Infections associées à des biofilms
1. Infections ou maladies• caries dentaires• Otite moyenne• Ostéomyélites • Prostatites
2. infections nosocomiales• Sutures• lentilles de contact• cystite associée à une sonde urinaire• Sonde endotrachéale • Cathéter central veineux• Prothèse orthopédiques
Costerton (1999) Science, 284:1318-1322
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 25
Ostéomyélite & biofilm
• à gauche une broche a été mise 3 mois avant cette radio et on notera le développement d’une ostéomyélite avec la présence d’un gros séquestre;
• a droite, 2 ans plus tard après un traitement chirurgical de la fracture, mise d’une plaque et et une stérilisation de la zone
26
infections associées à des biofilms
• Mammite à Staphylococcus aureus
Phénotype planctonique Phénotype en biofilm
Expression des facteurs de virulence
Expression des gènes de sessilité
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 27
La plaque dentaire est un biofilm
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 28
Infection du pâturon donnant un biofilm
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 29
Biofilm: aspects thérapeutiques
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 30
Biofilm: aspects thérapeutiques
• Les antibiotiques ont une actions symptomatiques sur les infections liées aux biofilms car ils détruisent uniquement les bactéries planctoniques qui essaiment de façon programmée mais ils ne peuvent pas éradiquer les bactéries du biofilm
• Le biofilm toujours présent est à l’origine de la récurrence des symptômes à l’arrêt du traitement– Recours à la solution chirurgicale quand elle est possibles
(séquestres, ostéomyélite etc.)
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 34
Biofilm: test de sensibilité• Les pathogènes semblent normalement sensibles
aux antibiotiques car les techniques conventionnelles ne testent que les bactéries planctoniques
• Nécessité d’une évaluation appropriée de la sensibilité des bactéries– CMIB: CMI du biofilm ( BMIC= Biofilm Minimal Inhibitory Concentration) ,
• sensibilité des bactéries libérées par le biofilm.
– CMEB : Concentration Minimale d’Eradication du Biofilm
(MBEC= Minimal Biofilm Eradication Concentration,) • Sensibilité des bactéries dans le biofilm
35
Évaluation de la sensibilité bactérienne pour les biofilms
MBEC®
Système à 96 puits pour tester des biofilms
MBEC™ High-throughput Screening - (HTP) Assay
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 36
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 37
Différences entre les CMI & CMI-Biofilme pour la pénicilline
µg/ml
Melchior et al 2006
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 40
PL Toutain Ecole Vétérinaire Toulouse 41
Le cas des staph aureus internalisés ;
• il faut attendre le turnover naturel des PNN pour voir ressortir le germe et l’atteindre avec un antibiotique conventionnel