Mécanismes de dissémination des Entérobactéries productrices de bêta-lactamase à spectre élargi en médecine intensive réanimation

par Renaud Prével

Thèse de doctorat en Microbiologie -immunologie

Sous la direction de Didier Gruson.

Soutenue le 09-12-2019

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé , en partenariat avec Microbiologie fondamentale et pathogénicité (Bordeaux) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean Reignier.

Le jury était composé de Didier Gruson, Jean Reignier, Damien Roux, Michel Dion, Emilie Bessede.

Les rapporteurs étaient Damien Roux, Michel Dion.


  • Résumé

    Introduction : En Europe, les entérobactéries productrices de bêta-lactamases à spectre élargi (E-BLSE) sont les principales bactéries pourvoyeuses d’antibiorésistance, à l’origine de difficutés thérapeutiques, notamment en réanimation. L’étude des mécanismes de dissémination de ces E-BLSE comprenant les mécanismes de transmission de colonisation et de lien colonisation-infection est nécessaire afin d’en maitriser la diffusion. Le premier objectif de cette thèse est d’étudier le rôle des disséminations clonale et plasmidique ainsi que celui du microbiote digestif dans la disséminaion de la colonisation digestive à E-BLSE et dans le lien-colonisation infection.Matériels et Méthodes : Les isolats E-BLSE colonisant et infectant les patients admis en service de Médecine Intensive Réanimation de l’hôpital Pellegrin entre janvier et mai 2015 ont été collectés. L’analyse de la dissémination clonale a été réalisée par pulsed-field gel electrophoresis. L’analyse de la dissémination plasmidique a été réalisée par détermination polymerase-chain reaction des groupes d’incompatibilité plasmidique. L’analyse du microbiote a été faite à partir du recueil de selles par écouvillon rectal. Les régions V3-V4 de la région codant pour l’ARN16S ribosomal et la région ITS2 ont été séquencées. L’assignation a été faite suivant le pipe-line DADA-2 et les analyses à l’aide du logiciel R version 3.6.0.Résultats : Sur 608 patients dépistés, 55 (9%) étaient porteurs rectaux d’une E-BLSE, 49 (8%) dès leur admission et 6 (1%) l’ont acquise en réanimation. Sur ces 6 patients, un seul cas de dissémination clonale a été retrouvé. Sur ces 55 patients colonisés, 38 ont été infectés dont seulement 6 (16%) par une E-BLSE, par le même clone que celui colonisant. Le fait d’être porteur rectal d’E-BLSE avait une valeur prédictive positive de 40% et une valeur prédictive négative de 100% pour le fait d’avoir une pneumopathie acquise sous ventilation mécanique. Les plasmides associés aux gènes codant pour les enzymes BLSE étaient les plasmides classiquement décrits sans qu’il ne soit trouvé de plasmide hégémonique. L’influence des plasmides sur le lien colonisation-infection n’a pas été étudiée. Lors de l’étude du microbiote intestinal, il n’y avait pas de différence observée de diversité alpha ni de diversité bêta entre les bactériobiotes et les mycobiotes des patients colonisés à E-BLSE et ceux des patients non colonisés. Il n’y avait pas non plus de différence de diversité alpha ni de diversité bêta entre les bactériobiotes des patients infectés à E-BLSE par rapport à ceux non infectés à E-BLSE parmi les patients colonisés à E-BLSE. En revanche, il existait une différence statistiquement significative de diversité alpha entre les mycobiotes des patients infectés à E-BLSE par rapport à ceux non infectés à E-BLSE parmi les patients colonisés à E-BLSE.Conclusion : La dissémination clonale semble avoir un rôle limité dans la dissémination de la colonisation digestive à E-BLSE mais participer au lien entre colonisation et infection. Notre étude ne permet pas de conclure sur le rôle de la dissémination plasmidique. Enfin, des altérations qualitatives des bactériobiotes et des mycobiotes digestifs sont associées à la colonisation par une E-BLSE. Le passage de la colonisation à l’infection par une E-BLSE pourrait s’expliquer par l’ajout d’altérations quantitatives des bactériobiotes et mycobiotes digestifs. De futures études incluant de plus nombreux patients et analysant les microbiotes associés à la colonisation par les différentes espèces d’E-BLSE permettrait de préciser les modifications du microbiote associées à la colonisation et aux infections à E-BLSE. En cas de résultat significatif, des tentatives de décolonisation digestive d’E-BLSE pourraient être menées par des probiotiques « sur mesure ».Mots clés : antibiorésistance, bêta-lactamase à spectre élargi, plasmides, microbiote intestinal

  • Titre traduit

    Mechanisms of extended-spectrum beta-lactamase producing-Enterobacteriales dissemination in medical intensive care unit


  • Résumé

    Introduction: Extended-spectrum beta-lactamase producing Enterobacteriales (ESBL-E) are a leading cause of antimicrobial resistance dissemination in Europe. ESBL-E can lead to inadequate antimicrobial treatment, especially in intensive care units (ICU). A better understanding of ESBL-E mechanisms of dissemination, including colonization diffusion and the link between colonization and infection, is needed to improve ESBL-E containment. The aims of this work are to investigate the roles of clonal and plasmidic disseminations and of gut microbiota in ESBL-E spread.Materiels and Methods: ESBL-E isolates from ICU patients between January and May 2015 were collected. Clonal dissemination was assessed by mean of pulsed-field gel electrophoresis and plasmidic one by mean of incompatibility groups determination by polymerase-chain reaction. Microbiota analysis were performed on rectal swabs by 16SrRNA coding gene and ITS2 coding gene sequencing. Assignation was performed thanks to DADA-2 pipe-line and statistical analysis on Phyloseq R package (version 3.6.0).Results: Among 508 screened patients, 55 (8%) were ESBL-E fecal carriers, 49 (8%) imported- and 6 (1%) acquired-fecal carriage. Among those 6 patients who acquired ESBL-E fecal carriage in ICU, only one case of cross-transmission was found. Among those 55 ESBL-E fecal carriers, 38 were infected during their stay in ICU but only 6 (16%) had a subsequent ESBL-E infection. To be an ESBL-E fecal carrier had a positive predictive value of 40% and a negative predictive value of 100% to have a subsequent ESBL-E ventilator-associated pneumonia. ESBL genes carrying plasmids were those usually described and we did not find any hegemonic plsmid. The plasmidic impact on the link between ESBL-E colonization and subsequent ESBL-E infection was not assessed. We did not find any difference regarding gut bacteriobiota and mycobiota alpha and beta diversities based on ESBL-E carriage status and regarding gut bacteriobiota based on subsequent ESBL-E infection. We found a statistically significant difference regarding gut mycobiota alpha diversity but not beta diversity based on subsequent ESBL-E infection.Conclusion: Clonal dissemination seems to be involved in the link between ESBL-E carriage and subsequent ESBL-E infection but poorly in ESBL-E cross-transmission. Our results do not permit to draw any conclusion regarding plasmidic dissemination. Qualitative alterations of gut microbiota could participate to ESBL-E fecal carriage but further studies are needed to better understand the underlying mechanisms. Further quantitative alterations seem to be associated with the occurrence of subsequent ESBL-E infections but, once again, further studies are nedded to decipher the causative mechanisms. These studies could pave the way to tailored probiotics to eradicate ESBL-E fecal carriage.


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