Prevalence of drug-resistant tuberculosis assessed by next-generation sequencing : an 18-month nationwide study in Lebanon

par Salam El Achkar

Thèse de doctorat en Microbiologie, maladies transmissibles et hygiène

Sous la direction de Philip Supply et de Monzer Hamze.

Soutenue le 14-06-2019

à l'Université de Lille (2018-2021) , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Center for Infection and Immunity of Lille (laboratoire) et de Centre d’Infection et d’Immunité de Lille (CIIL) - INSERM U1019 - UMR 9017 (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Prévalence de tuberculose antibiorésistante évaluée par séquençage de nouvelle génération : une étude sur 18 mois à l'échelle nationale au Liban


  • Résumé

    La tuberculose (TB) est la première maladie infectieuse mortelle, avec 10 millions de nouveaux cas estimés dans le monde en 2017. La résistance aux médicaments antituberculeux ainsi que le diagnostic de cette résistance sont particulièrement problématiques. Seulement 25% des 450 000 cas de tuberculose multi-résistante estimés au cours de la même année ont été diagnostiqués et traités comme tels.Bien que le Liban ait un faible taux de tuberculose, le contrôle de la maladie pose d’importants problèmes. Le Liban est le pays au monde accueillant la plus grande population de réfugiés par rapport à sa population nationale. Suite à la guerre en Syrie, le pays compte 1,5 million de réfugiés syriens, ainsi qu’un nombre important de réfugiés palestiniens et de travailleurs migrants. Ces populations sont particulièrement vulnérables face aux risques de tuberculose et à l’émergence de résistance aux antituberculeux. La dernière enquête nationale de prévalence de résistance aux antitberculeux avait été réalisée il y a 15 ans, bien avant le début de la crise syrienne en 2011. Même les taux les plus récents de tuberculose multi-résistante signalés reposaient en grande partie sur des estimations. Les tests de sensibilité aux antibiotiques (DST) de seconde intention et les traitements individualisés de tuberculose ultra-résistante (XDR) n'étaient jusqu’alors pas disponibles dans le pays.Afin d'obtenir une vue globale et actualisée de la situation de la tuberculose dans le pays, nous avons mis en place la première étude nationale combinant des tests phénotypiques et moléculaires avancés pour déterminer la prévalence et l'étendue de la résistance aux antituberculeux. Au total, 417 patients ont été inclus dans l’étude. Ils correspondent aux cas de tuberculose confirmés et signalés au programme national de lutte contre la tuberculose entre juin 2016 et novembre 2017. Des cultures en milieu Lowenstein-Jensen et/ou MGIT ainsi que des tests moléculaires GeneXpert MTB/RIF et/ou Anyplex MTB/NTM Real-Time ont été effectués au Liban pour confirmer le diagnostic et tester la sensibilité aux antituberculeux. À Lille, nous avons évalué, pour la première fois sur un échantillon national représentatif, un nouveau test de détection de résistances aux antibiotiques, Deeplex-MycTB. Ce test, basé sur le séquençage de nouvelle génération (NGS) et en profondeur de l’ADN, permet une prédiction étendue des résistances aux antituberculeux ainsi qu’un génotypage des isolats de patients. Le typage MIRU-VNTR standardisé a été utilisé en combinaison pour définir les clusters moléculaires potentiellement évocateurs de souches de mycobactéries à circulation endémique ou à transmission épidémique.Pour la première fois dans le pays, sur les 354 cas de tuberculose à culture positive avec DST disponible, 3 cas de XDR, résistants au moins à la rifampicine (RIF), à l'isoniazide (INH), à la kanamycine (KAN)/amikacine (AMI) et à la lévofloxacine (LFX) ont été détectés, en plus de 5 cas multi-résistants (résistant au moins à RIF, INH) et un cas mono-résistant à la RIF. Parmi les cas restants, 3,4% (12/354) présentaient une résistance à l'INH et à la streptomycine (SM), 3,4% (12/354) une mono-résistance à l'INH, 0,3% (1/354) une mono-résistance à l'éthambutol (EMB), 8,5% (30/354) une mono-résistance à la SM, tandis que 81,9% (290/354) étaient sensibles aux 4 médicaments de première intention testés. Bien qu'aucun cas de tuberculose multi- ou ultra-résistante n'ait été trouvé dans des clusters moléculaires, un cluster important comprenant 36 autres patients a été identifié, suggérant une souche non résistante hautement endémique ou transmise activement.Deeplex-MycTB a prédit un total de 4184 sur les 4407 (94,9%) phénotypes possibles pour 339/348 (97,4%) échantillons analysables, dont 1282/1380 (92,9%) correspondaient aux résultats phénotypiques disponibles [...]


  • Résumé

    Tuberculosis (TB) is the first killer infectious disease, with 10 million new cases estimated worldwide in 2017. TB drug resistance and its diagnosis are particularly problematic. Only 25% of the 450,000 incident multidrug resistant (MDR) TB patients estimated over the same year were diagnosed and treated as such.Although Lebanon is a low-TB burden country, significant challenges exist in terms of disease control. Lebanon is the country hosting the largest refugee population proportionally to its national population worldwide, with 1.5 million Syrian refugees as a consequence of the war in Syria, in addition to large populations of Palestinian refugees and migrant workers. Such populations are particularly vulnerable to risks of TB and emergence of drug resistance. The last national survey on the prevalence of drug resistant TB was done 15 years ago, well before the start of the Syrian crisis in 2011. Even most recent reported rates of MDR TB largely relied on estimates. Second-line drug susceptibility testing (DST) and individualized extensively drug-resistant (XDR) TB treatments were not available in the country.In order to gain a more comprehensive view of the TB situation, we set up the first nationwide study combining phenotypic and extensive molecular testing to determine the prevalence and extent of TB drug resistance in the country. A total of 417 patients were included, corresponding to all confirmed TB cases reported to the national tuberculosis program between June, 2016 and November, 2017. Lowenstein-Jensen and/or MGIT culturing, and molecular testing using GeneXpert MTB/RIF and/or Anyplex MTB/NTM Real-time were used in Lebanon for diagnostic confirmation and DST. In Lille, we evaluated, for the first time on a nationally representative sample, a new deep sequencing assay called Deeplex-MycTB, for extensive drug resistance prediction and genotyping of patient isolates. MIRU-VNTR typing was used in combination for defining molecular clusters, potentially suggestive of endemically circulating or epidemically transmitted TB strains.For the first time in the country, out of the 354 culture positive TB cases with available DST, 3 XDR cases, resistant to at least rifampicin (RIF), isoniazid (INH), kanamycin (KAN)/amikacin (AMI) and levofloxacin (LFX) were detected, in addition to 5 MDR (resistant to at least RIF, INH) cases and one RIF mono-resistant case. Among the remaining cases, 3.4% (12/354) had resistance to INH and streptomycin (SM), 3.4% (12/354) mono-resistance to INH, 0.3% (1/354) mono-resistance to ethambutol (EMB), 8.5% (30/354) mono-resistance to streptomycin (SM), while 81.9% (290/354) were susceptible to all 4 first line drugs. While none of MDR and XDR TB cases were found in molecular clusters, a large cluster comprising 36 other patients was identified, suggestive of a highly endemic or actively transmitted drug susceptible strain.A total of 4184 out of 4407 (94.9%) possible phenotypes could be predicted by Deeplex-MycTB for 339/348 (97.4%) analyzable samples, of which 1282/1380 (92.9%) matched the available phenotypic results. Based on detectable resistance determinants, INH, RIF, EMB and SM resistance was concordantly predicted with 90.3%, 100%, 100%, 52.8% sensitivity, respectively, and susceptibility with 99.6%, 100%, 99.4%, 99.6% specificity, respectively. While predicted first and second-line drug resistance matched almost completely the available phenotypic profiles of the 8 MDR and XDR cases, mutations were additionally detected in all of these 8 cases in targets predicting supplementary pyrazinamide and/or ethionamide resistance, not phenotypically tested. Moreover, resistance to fluoroquinolones was also predicted in 34/339 (10%) non-MDR cases, not subjected to LFX DST. Finally, the use of advanced molecular testing allowed us to identify the first 12 (3.4%) zoonotic TB cases identified in the country [...]


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