Infections à Mycobactéries

Dr Florence ADER SMIT – Hôpital de la Croix-Rousse – Hospices Civils de Lyon

Inserm 1111 Centre International de Recherche en Infectiologie (CIRI) – UCBL1 DUCIV 2013-2014

Tuberculose

It would be fair to say that tuberculosis is so complex that it is a collection of conditions rather than a single one; its visage changes with different settings. Needless to say, its control requires a strategy that has to be equally varied in its adaptation to the realities that the disease represents. An understanding of the natural course of tuberculosis is essential for an understanding of its control.

Int union against tuberculosis and lung diseases, Washington DC, 1995

The Lancet 1996, vol 346: 810

Agent pathogène

BAAR = Bacille Acido-Alcoolo-Résistant Mycobacterium Tuberculosis Complex (MTBC) 7 espèces, dont: •  Mycobacterium tuberculosis ou bacille de Koch (BK) •  Mycobacterium bovis •  Mycobacterium africanum

Multiplication extra ET intracellulaire Croissance lente Métabolisme aérobie strict

France: TBC maladie

Variabilité interindividuelle de la TB

Facteurs écologiques

Facteurs Microbiens

Facteurs génétiques

IMMUNITÉ

Environnement

Facteurs épigénétiques

Hôte

Exposition au pathogène

Phénotype Immuno-biologique

Phénotype Clinique

Koul et al. Nature 469, 483-490 (2011)

Stages of M. tuberculosis infection

untreated

Drug-susceptible TB

TBC Primaire

Panel des infections tuberculeuses

Clairance Infection

tuberculeuse latente (ITL)

TB pulmonaire commune

TB extra-

pulmonaire Miliaire TB

fulminante

Primo- Infection

Tuberculeuse (PIT)

Focus 1. Pour comprendre

Focus 1. Pour comprendre èPhysiopathologie

Physiopathologie multifactorielle

Architecture génétique de la TB Fitness – coévolution et réservoir de la TB Relation hôte-pathogène:

- Virulence de MTBC: la dynamique du granulome - Résistance de MTBC: l’effet de pression de sélection

Influence de la géopolitique et des politiques de santé publique dans le monde sur la pandémie tuberculeuse

Architecture génétique de la TB Cas génétiques d’infections potentiellement létales (%)

Mendélienne

Polymorphisme génétique

Primo-infection Infection secondaire

Puberté

Prédisposition génétique mendélienne Polymorphisme génétique

Génotype 1 gène = multifonctionnalité 1 gène = 1 infection

1 infection = plusieurs gènes

Expression Pénétrance allélique

consanguinité Mutation: hétérozygote vs homozygote

Pénétrance allélique aléatoire « mosaïque »

Impact terrain / Immunodépression, dénutrition

Phénotype Précoce – Rare – Gravité++ Fréquent

Cellule phagocytaire (MoMa) Lymphocyte T / Cellule NK Mycobactéries

IL-12 p35

p40  

IL-12R β1

β2

IFN-γ

IFN-γR

1 2

TNF-α GM-CSF

STAT1

NFκB

NADPHo

TLR2 TLR4

IL-23 IL-23R

Mendelian Susceptibility to Mycobacterial Diseases

D’après Casanova & Abel, 2012

M. tuberculosis et M. africanum = pathogènes humains obligatoires = unique réservoir Lien direct entre virulence et transmission

La souche humaine parentale ancestrale M. prototuberculosis est apparue en Afrique (plusieurs millions d’années)

Coévolution mycobactérienne avec le système immunitaire humain: mutations sur les gènes codant la virulence comme stratégie d’évasion?

NON, Au contraire !

Gènes à séquences immuables = gènes codant les épitopes reconnus par les Lc T

La reconnaissance de motifs canoniques par les Lc T bénéficierait au MTBC via les lésions tissulaires T-dépendantes è  cavernes pulmonaires è transmission aérienne de MTBC

Fitness – coévolution et réservoir de la TB La réponse immune de l’hôte promeut la transmission

Ernst JD. Nat J Immunol 2012

Focus 1. Pour comprendre èPhysiopathologie

Relation hôte-pathogène : virulence de MTBC Les dynamiques des granulomes et des cavernes

Granulome

D G Russell et al. Science 2010;328:852-856

«Jeune» granulome

«Vieux» granulome

Lipidation Caséation

I : interface N: nécrose

Captation MΦ

Chancre primaire d’inoculation (anoxie, pH acide, enzymes)

Liquéfaction Rupture

Le granulome: un entité dynamique dans le temps et l’espace

Induction Sélection discriminative CpAg Axe IL-12/IL-23

Stabilisation « Polarisation » Th17-Th1

Consolidation TNF-α IFN-γ

Présentation épitope Prolifération Lc T Différentiation Lc T Accumulation Lc T Expansion clonale T

IL-12/IL-23-dépendant Reconnaissance Ag par Lc T Th17 Expansion des Lc T mémoire Maintenance Th1

Restimulation Ag Granulome polarisé Th1 Production CK pro-inflammatoires

Caseum, riche en débris et lipides issus de MoMa nécrosés

MoMa infectés géants «foamy macrophages»

GRANULOME ÉPITHELIOÏDE GIGANTO-CELLULAIRE AVEC NÉCROSE CASÉEUSE

Fibroblastes, matrice extra-cellulaire, fibrose

Couronne lymphocytaire

Périmètre infecté par MTBC

Caverne

Nécrose caséeuse détergée Capsule externe collagénique Film ou biophase interne Aspect qualitatif:

•  pH neutre constant •  Aérobiose •  Nutriments •  Apex = moins de drainage

lymphatique è Phénotype REPLICATIF Aspect quantitatif: ≈108-10 bacilles/2 cms Ø

Coévolution réservoir MAMMIFÈRE Inhalation-captation Monocytes/Macrophages

GRANULOME Stratification

Néovascularisation Lipidation

Nécrose et caseification

CAVITATION Liquéfaction-rupture nécrose caséeuse

Détersion Aération

Biophase interne

Synthèse

MoMa GRANULOMES

CASEUM

CAVERNE(S)

Phénotype 1

Phénotype 2

Phénotype 3 (90%)

Intracellulaire

Extracellulaires

Focus 3. Pour comprendre èPhysiopathologie

Relation hôte-pathogène résistance de MTBC La pression de sélection

Emergence de résistance de MTBC

Effet combiné de :

pression de sélection naturelle

pression de sélection antibiotique

dans un environnement favorisant

La caverne

Fréquence des mutants résistants naturels dans une caverne

Pyrazinamide (PZA) 10-3 (1/1000)

Streptomycine 10-5

Isoniazide (INH) 10-5

Ethambutol (ETB) 10-6

Fluoroquinolones (FQ) 10-7

Rifampicine (RMP) 10-7

Caverne: le réservoir de mutants résistants naturels

Dans une population sauvage de M. tuberculosis, il existe des mutants résistants naturels (sélection aléatoire-diversité génétique)

Caverne: la pression de sélection antibiotique

Caverne

Diversité des populations bacillaires

ATB

Monothérapie effective

Bacille résistant à l’ATB Bacille sensible à l’ATB Population bacillaire

devenue résistante à l’ATB = résistance acquise ou secondaire

Cas secondaire(s) = résistance primaire

Caverne

Caséum

Macrophages

Temps

Rechute à bacilles sensibles

Résistance secondaire

Quantité de BK

Évolution des populations de BK sous l’influence du TT (d’après J. Grosset)  

Focus 2. Diagnostic des infections tuberculeuses

Primo-Infection Tuberculeuse (PIT)

Symptomatique

Asymptomatique

Infection Tuberculeuse Latente (ITL) (portage chronique asymptomatique)

TB Maladie ou TB active

Pulmonaire Commune

(excavation(s)) Miliaire Extra-

Pulmonaire (GG, Rachis, SNC)

IDR IGRA

Diagnostic de TB = mise en évidence du BK

3 jours de suite

ECBC

Tubage gastrique (matin, à jeun)

Fibroscopie Bronchique

ECBC-post-fibroscopie HC isolator

Biopsie-exérèse GG LCR

BK urines Myéloculture BK sperme

TB pulmonaire TB extra-pulmonaire

! ANATOMO-PATHOLOGIE ! (biopsie tissulaire)

Bactériologie 1ère étape : examen direct Coloration de Ziehl Nielsen (obtenu en quelques heures) montre des bacilles acido-alcoolo résistants (BAAR) car une fois colorés, ni les acides, ni l’éthanol ne les décolorent (figure 7). La négativité de l’examen direct n’élimine pas le diagnostic 2ème étape : culture sur milieux enrichis ➝  soit sur milieu solide (milieu de Löwenstein Jensen, pousse en 3 à 4 semaines) ➝  soit sur milieu liquide (pousse en 1 à 2 semaines)

3ème étape : identification d’espèce •  Phénotypique: Culture positive •  Génotypique: amplification génomique par PCR, mais qui n’est réalisable que

lorsqu’il existe des BAAR à l’examen direct. 4ème étape : antibiogramme (obligatoire) ➝ consiste à mettre en culture sur des milieux contenant différentes concentrations d’ATBs les bacilles isolés en culture: ATBG phénotypique ➝ Consiste à rechercher par PCR la présence de gènes spécifiques codant la

résistance à un ou plusieurs ATBs : ATBG génotypique

Exemple TB-MR

ATBG phénotypique et génotypique

Diagnostic du portage chronique asymptomatique IDR à la Tuberculine Réaction cutanée après injection locale d’antigènes mycobactériens è immunité à médiation cellulaire (HSR) Réaction croisée M. tuberculosis avec les antigènes de M. bovis (donc avec le BCG) Causes d’anergie tuberculinique:

•  Dénutrition •  Immunodépression cellulaire (VIH+), traitement immunosuppresseur •  Certaines infections virales (rougeole) •  Hémopathie, tumeur solide, chimiothérapie anticancéreuse •  Corticothérapie au long cours

Modalités de réalisation : injection en intradermique de 0,1 ml soit 5 UI de tuberculine (Tubertest®) Lecture à 72 heures par appréciation de l’induration en mm autour du point de ponction (ne pas prendre en compte les dimensions de la réaction érythémateuse) Interprétation de l’IDR à la tuberculine: Interprétation difficile dans les 10 ans qui suivent la vaccination par le BCG

IDR négative = diamètre d’induration < à 5 mm IDR positive = diamètre à 5 mm

Suspicion d’ITL: •  lorsque le diamètre > 10 mm en l’absence de vaccination antérieure par le BCG •  ou lorsque le diamètre de l’induration a augmenté de plus de 10 mm entre deux IDR à 3 mois d’intervalle =

virage tuberculinique

Diagnostic du portage chronique asymptomatique Test in vitro de détection de la production d’Interferon-γ

Mise en évidence d’une production d’interféron-γ (IFN-γ) par les Lc T du sujet en présence d’antigènes spécifiques du génome de M. tuberculosis Avantages pratiques : réalisation facile (prise de sang) non operateur dépendant, interprétation rapide, une seule visite, moins de faux positifs avec le BCG 4 indications reconnues par l’HAS en remplacement de l’IDR:

-  enquête autour d’un cas d’un adulte de plus de 15 ans -  avant la mise en route d’un traitement par anti TNF-α -  pour les professionnels de santé à l’embauche et pour ceux travaillant dans un

service à risque -  pour aider au diagnostic des formes extra-pulmonaires

Focus 3. traitement des infections tuberculeuses

Primo-Infection Tuberculeuse (PIT)

Symptomatique

ITL avérée TB Maladie ou TB active

Pulmonaire commune

Miliaire Extra-

Pulmonaire (GG, Rachis, SNC)

L’équation du primo-TT anti-TB

((Contrôler la virulence x Prévention de la résistance) + Terrain + Localisation(s) BK)

PolyATBthérapie longue en 2 temps ➟  Phase d’induction 2 mois ➟  Phase de continuation 4 mois

2 objectifs: 1.  Action synergique des ATB sur les différents phénotypes de BK qui

permet l’obtention de la guérison en 6M et éviter la rechute à BK sb

2.  Eviter émergence de mutants résistants responsables de rechute à BK résistant.

De quelle biomasse mycobactérienne et de quels phénotypes mycobactériens parle-t-on ?

Rationnel de la multi-ATBthérapie prolongée 3 phénotypes Présence d’une ou de plusieurs caverne(s) implique:

(i) inoculum proportionnellement plus important ; (ii) Nombre de mutants résistants naturels proportionnellement plus important

Infection Tuberculeuse Latente 1.  Situation d’exposition au risque de TB

2.  Adulte ID ou avant TT anti-TNFα 3.  Enfant < 15 ans

Ø symptomes Ø Sg cln Ø Sg Rx

IDR ?

Traitement antituberculeux (TB)

TB MALADIE Infection TB latente (ITL)

! OBSERVANCE ! Dose (mg/kg/jour)

Phase d’induction

2 mois

Phase de continuation

4 mois Schéma 6 mois

Schéma 3 mois

Schéma 2 mois

ISONIAZIDE (INH) 5 X X X X X RIFAMPICINE (RFP) 10 X X X

ETHAMBUTOL (ETB) 15-20 X

PYRAZINAMIDE (PZA) 20-25 X X

A jeun, le matin, 1 prise – 6 mois + Vit. B6 : dénutrition, OH, femme enceinte, âges extrêmes, comorbidité (VIH, DID) + Vit. D si déplétion 25OHD3 ETB : Cs ophtalmo Monitoring tolérance clinique et biologique + efficacité microbiologique (J+15, J+30, M+2) DO: TB maladie confirmée ou probable, PIT < 15 ans

Traitement antituberculeux (TB) Diffusion

Extracellulaire Caverne(s)

Extracellulaire Intra-caséum

Intracellulaire Intra-macrophagique

ISONIAZIDE (INH) +++ 0 ± RIFAMPICINE (RFP) ++ +++ ++ ETHAMBUTOL (ETB) + 0 0 PYRAZINAMIDE (PZA) ± 0 +++

Bactéricide Bactériostatique

Causes de prolongation de traitement anti-TB au-delà de 6 mois: TB neuro-méningée TB ostéo-rachidienne Au cas/cas (tuberculome, disséminée profuse..)

Traitement antituberculeux (TB) Effets indésirables

Principaux effets secondaires IV Diffusion

SNC

ISONIAZIDE (INH) Neuropathie périph

Hépatotoxicité Tb neuro-psychiques

Oui Oui

RIFAMPICINE (RFP)

Allergique (cutanée, médullaire) Induction enzymatique

Hepatotoxité Flu-like syndrome

Oui Oui

ETHAMBUTOL (ETB) NORB Non Non

PYRAZINAMIDE (PZA) Hépatotoxicité Hyperuricémie Oui Oui

Hépatite sous anti-TB

•  Pas de modification TT si TRANSA < 3N •  Cytolyse > 5N: – arrêt de PZA et INH – et réintroduction de INH à 3 mg/kg (BHC x 2/semaine)

± réintroduction PZA prudente+++ (arrêt définitif si 2ème cytolyse)

•  Si pas de PZA: trithérapie initiale de 4 mois et 9 mois TT total (forme pulmonaire)

TB et grossesse

•  Quadrithérapie 2 mois (divergence OMS vs France) •  Bithérapie de phase de continuation ≥ 4 mois (dépendant

PZA ou pas) •  Vit. B6 25-30 mg/j •  Administration de vit. K en fin de grossesse et à enfant

(Rifampicine) •  Allaitement OK

PZA pas d’effet toxique maternel rapporté recommandé par OMS

optionnel pour ATS

R5. Devant une suspicion de TB pulmonaire, il faut attendre d’avoir les résultats négatifs de 3 examens microscopiques d’expectoration ou de tubage gastrique avant de réaliser une fibroscopie bronchique. R6. La durée des PCA en cas de TB pulmonaire active contagieuse (examen microscopique positif ou conviction clinique) est d’au moins 15 jours à partir de la mise en route du traitement. La qualité du prélèvement (expectoration spontanée ou induite, tubage gastrique...) est un élément majeur de l’interprétation des résultats bactériologiques.

Exemple de la cohorte lyonnaise 2007-2012 (TB-MR n = 25): 10 (40%) seulement ont pu bénéficier d’un isolement en chambre en pression négative

Le signalement déclenche « l’enquête autour du cas »

-  pour dépistage du sujet contaminant et/ou des sujets contaminés -  examen clinique, évaluation des risques, radiographie de thorax et IDR ou

test IGRA 15 jours à 1 mois après signalement -  examen clinique, radiographie thorax et éventuellement IDR 2 à 3 mois si

première IDR négative après le contact -  examen clinique et RP 12 mois après

J15-1M Examen clinique Rx thorax IDR n°1 ou IGRA

+ 2-3M

Examen clinique Rx thorax IDR n°2 si IDR n°1 nég

+ 12M Examen clinique Rx thorax

Sujet(s) Contact(s)

Chimio-prophylaxie ITL ?

TT anti-TB ?

CAT autour d’un cas

Indications de la vaccination BCG

Focus 4. Faut-il optimiser les paramètres PK/PD des antituberculeux pour limiter la pharmaco-résistance?

Délais de négativation NON standardisés

Accès aux anti-TB

Observance

Statut immunitaire

« Profil » de la maladie

La lutte anti-TB moyennant une approche globale

Schémas posologiques établis sur paramètres PK/PD non optimisés Rapport coût/efficacité

Disparités de prise en charge dans le monde

Exemple de la RIF Variabilité interindividuelle de l’absorption = variabilité de la biodisponibilité

Peloquin et al., AAC 1997 Wilkins et al., AAC 2008

Egelund Curr Pharm Des 2011

Induction enzymatique = auto-induction: RIF stimule son propre métabolisme d’où ê significative des concentrations > M+1 = concentrations sériques sub-optimales à terme

Strolin Benedetti et al., Envir Health Perspect 1994 Smythe et al., AAC 2012

Relation dose/effet prouvée in vivo : les études d’activité bactéricide précoce (0-5j) sur patients atteints de TB : relation quasi-linéaire entre dose de 600 à 1200 mg/j et bactéricidie sur les crachats

Jindani et al., AJRCCM 2003 Sirgel at al., JAC 1993 & 2000

Diacon et al., AAC 2007

La quadrithérapie standard/schéma à 6 mois est la règle Dans notre pays (haut niveau sanitaire, faible prévalence TB), la prise en charge repose sur l’analyse et la pondération des profils:

-  Clinique -  Microbiologique (génotypique, phénotypique) -  Immunitaire -  Nutritionnel

de chaque patient atteint de TB. La discussion et l’échange autour des cas de TB avec des équipes expérimentées en matière de prise en charge de cette maladie fait partie intégrante des moyens de prévention de la pharmaco-résistance.

Focus 5. TB Multi-Résistante (TB-MR)

•  La multirésistance MDR (multidrug-resistant) de M. tuberculosis aux anti-TB est définie par la résistance simultanée à au moins : – isoniazide (INH) – rifampicine (RMP)

•  L’ultrarésistance XDR (extensively drug-resistant) est définie par la résistance à l’INH et la RMP ainsi que: – fluoroquinolones (FQ) – un des aminosides (AMS) de réserve (amikacine, kanamycine, capréomycine)

Définition TB-MR

Quand suspecter une TB MDR/XDR ?

1.  ATCDs de TB avec prise d’un TT anti-TB 2.  Origine géographique:

–  Chine/Inde = 50% des cas mondiaux –  + Europe de l’Est (Ex-URSS), Asie centrale (Russie) = 62%

cas mondiaux

3.  Entourage d’un cas index = cas secondaire 4.  Echec clinique et microbiologique d’un TT anti-TB

OMS, 2008

Anti-tuberculeux de 2ème ligne

Infections à Mycobactéries non tuberculeuses ou atypiques

Habitat des mycobactéries atypiques : – saprophytes de l’environnement: sols et eau – commensales transitoires : peau, muqueuses, tube digestif (27%) Pathogènes opportunistes : Mycobactérioses Infections respiratoires, adénopathies, cutanées, ostéo-articulaires ou forme disséminée Incidence estimée à 0,5 à 2/100 000 ha selon les pays environ 500 cas /an / France Terrain =

-  Path. Respi. Chnq = mucoviscidose, bronchectasies -  SIDA avec Lc T CD4+ < 50/µL

-  ID° thérapeutiques (anti-TNF, CC, transplantations), -  Inoculation par gestes invasifs (chirurgie, mésothérapie,...)

Problèmes de diagnostic, de traitement et de prévention

AJRCCM 2007

Clin Microbiol Rev 2012

Terrain particulier: mucoviscidose

Adult and adolescent patients with CF should have periodic, at least yearly, screening cultures for NTM. During periods of clinical decline while unresponsive to treatment for non–NTM pathogens, all patients with CF, including children, should be evaluated for NTM (A, II). Patients being considered for macrolide monotherapy as immunotherapy for CF should have sputum cultured for NTM before starting therapy and periodically thereafter, and those with repeated isolation of NTM should not receive macrolide monotherapy (C, III).

Diagnostic génotypique

Mycobacterium avium Complex (MAC) M. avium, M. intracellulare

Definition of abbreviations: IV intravenous; TIW three times weekly. * Not recommended for severe or previously treated disease. † Rating for entire multidrug regimen, not necessarily for individual agents. ‡ Lower dose for weight < 50 kg. § See text for dosing recommendation.

M. kansasii

M. abcessus

M. genavense

M. chelonae

M. fortuitum

M. xenopi

INH X X RFP/RFB X X X ETB X X X CLARITHROMICINE (CLA) X X X X

AMK X X X MOXIFLOXACINE (MXF) ? X ? X X

DOXYCYCLINE (DXC) X LINEZOLIDE (LNZ) ? ? ? X ?

Tentative de synthèse….

+ Cefoxitine

Imipénème

+ Imipénème

ATS/IDSA Guidelines 2007

Keep smiling…