Bactériologie (ex. 1) Flashcards
Quels sont les éléments de structure de la bactérie ?
Paroi cellulaire - Peptidoglycane (épaise Gram+ / mince Gram -) Flagelle Pas de noyau Ribosome
Quel est la méthode de reproduction des bactéries ?
fission binaire
Qu’est-ce que la fission binaire ?
Mécanisme de réplication non sexuée
Implique duplication du chromosome bactérien
Implique formation d’un septum
Structure Gram (+)
- Couche peptidoglycane épaisse : mais suffisamment poreuse pour que les métabolites puissent passer / dégradée par le lysosome
- Acides teichoïques et lipo-teichoïques :
- pas toujours présent
- Antigène de surface → classification
bactérienne en fonction sérotype
- Impliqués dans reconnaissance autres
bactéries
- Attachement cellules de mammifères
lors de l’infection - Présence ou non flagelle / protéines surface / capsule
- Capsule
Structure Gram (-)
- Couche peptidoglycane moins épaisse pcq présence membrane externe
- Porine
- Pas d’acides teichoïques et lipo-teichoïques
- Espace périplasmique
- F pili
- Fimbriae (aussi appelé pili)
- Capsule
Porine
rôle important pour antibiotique : ils les traversent pour tuer bactérie
Espace périplasmique
contient enzymes importantes pour métabolisme / peut aussi contenir facteurs de virulence (pour bactéries pathologiques)
F pili
appendice filamenteux à rôle sexuel (= échange info génétique) → synthétisé grâce aux gènes contenus sur un plasmide (plasmide F)
Fimbriae (aussi appelé pili)
« cheveux ». composé de protéines → permet adhérence aux cellules de l’hôte
Capsule
composé de polysaccharides ou protéines / important pour survie dans hôte au cours infection / peut permettre résistance aux détergents et facilité adhésion
Protection bactérie contre : agresseur chimique / reconnaissance récepteurs immunitaires
Membrane externe
maintient structure bactérienne / barrière = protection
Structure asymétrique
- Couche lipidique interne «classique» = phospholipide
- Couche externe : lipopolysaccharides (LPS) → stimule réponse immune (déclenche réaction toxicité) endotoxine
Quelle est la structure du Lipopolysaccharides (LPS) ?
3 domaines structuraux :
Antigène O :
- Chaîne polysaccharide
- Antigène O est reconnu de façon spécifique par anticorps (varie d’une espèce à l’autre)
Polysaccharides central
Lipide A
- Ancrage du LPS dans la membrane externe (pcq lipophile)
- Responsable activité endotoxine
Fonctions de la membrane cellulaire
Production ATP (source d’énergie pour certaines enzymes de la cellule)
- Concentration en protons est différent de part et d’autre de la membrane
- Création potentiel membranaire
- Passage protons de l’extérieur vers intérieur fournit énergie
Complexe formant ATP est composé de protéines pour transport électrons, cytochromes, etc.
Énergie fournit pour :
- Mouvement flagelle
- Production ATP
- Protéines de transport
Quels sont les propriétés recherchés pour un agent anti-bactérien ?
Sélectivité Activité «-cide» Activité bactériostatique Émergence bactéries résistantes lentes Spectre d’activité étroit ou large Demi-vie longue Distribution tissulaire large Administration facile Interférence avec d'autres médicaments
Sélectivité
être le plus efficace possible pour tuer bactérie/microbe tout en étant le moins toxique pour cellules humaines
IC 50 : mesure de concentration inhibitrice (concentration à laquelle on tue 50% des bactéries) (concentration idéalement la plus petite possible)
CC 50 : mesure de concentration cytotoxique (concentration idéalement la plus grande possible)
Indice (fenêtre) thérapeutique = CC50/IC50 (fenêtre dans laquelle il sera possible d’éliminer le plus de bactéries possible sans cytotoxicité)
Activité «-cide»
action de tuer les bactéries
Activité bactériostatique
empêche bactérie de grossir/proliférer mais ne tue pas
Émergence bactéries résistantes lentes
apparition de bactéries présentant une mutation ou information génétique sous forme de plasmide / on veut que la bactérie est du mal à échapper à l’effet antibiotique
Spectre d’activité étroit ou large
nombre d’espèces microbiennes différentes que l’anti-bactérien peut tuer, idéalement on veut des spectres d’activité large (couvre plusieurs espèces différentes), surtout quand on est pas certain de la nature du microbe causant l’infection, souvent infections causés par 2 ou 3 espèces différentes donc important d’utiliser spectre large
Demi-vie longue
temps pour éliminer 50% du médicament
- prendre échantillon sang et calculer la concentration de l’anti-bactérien depuis l’administration → on veut trouver le 50% de la concentration maximale observée
- on veut un temps de demi-vie long pcq sinon on doit faire plusieurs administration de médicament et fait augmenter/diminuer souvent la concentration ce qui donne la chance à la bactérie de continuer à se reproduire
- élimination par l’urine et foie
Distribution tissulaire large
nb organes que médicament peut atteindre → surtout pcq on est pas capable de prédire les sites d’infections qui pourrait suivre
- organe très difficile à atteindre = SNC (à cause de la barrière hématoencéphalique)
- intéressé à avoir des molécules qui
franchissent cette barrière
- intéressé à avoir des molécules qui
Administration facile
- administration orale (plus facile → patient peut être à la maison et moins compliqué)
- administration intraveineuse (plus efficace)
Interférence avec d’autres médicaments
molécules qui va diminuer efficacité d’une autre molécule que le patient prend déjà on ne souhaite pas
Type d’antibiotiques
Naturel
Semi-synthétique
Synthétique
Naturel
extrait d’espèces vivantes → bactéries ou mycètes (peut sembler contre-intuitif mais fait partie de l’arsenal chimique que microbe utilisent pour faire guerre entre eux)
- produit par mycète pour tuer bactérie et vise-versa
Semi-synthétique
antibiotique naturel à qui on fait subir modifications chimiques pour modifier leurs propriétés = on cherche à élargir le spectre d’action (antibiotique de 1re génération, 2e, 3e…)
Synthétique
conçu pour cibler généralement molécule précise du microbe (découverte rationnelle)
Quelles sont les phases de développement antibactérien synthétique ?
Pré-clinique
Clinique
Quels sont les étapes pré-clinique ?
1- Identification cible
2- Identification composé chimique « leader »
3- Modification pour augmenter activité in vitro
4- Évaluation activité in vivo et toxicité (sur animaux)
Identification cible
cible de nature protéique (enzyme pcq souvent indispensable et on peut tester activité enzymatique)
Identification composé chimique « leader »
approche au hasard = crible au hasard (on en trouve 1 ou 2 qui ont une certaine activité inhibitrice)
approche analogue de substrat = part du substrat de l’enzyme et on introduit des modification dans le substrat (analogue de substrat) et on cherche un analogue de substrat qui va lié l’enzyme et l’empêcher de faire sa fonction normale et la tuer pcq on peut que le substrat reste tjrs lié à l’enzyme
Modification pour augmenter activité in vitro
tester diverses modification de ce composé leader et arriver avec un composé meilleur
Phases des essais cliniques
Phase 1 : explorer occurrence des effets secondaires chez les personnes (seulement des volontaires sains) / par groupe de 5 personnes, on commence par doses bases (plus bases que ce qu’on donnerait à un patient) → suivi plusieurs fois par jour
→ après quelques jours on donne des doses plus élevées au prochain groupe de 5 patients → dose plus grande au prochain groupe, etc.
*les gens sont payés
on regarde aussi la distribution de la molécule chez le patient (temps de demi-vie, concentration, sérum…)
Phase 2 : nombre plus élevé de patient (mais pas nécessairement moyens financiers) (quelques dizaines/centaines de patients) pcq crainte effets secondaires
médicament / placébo ou tout le monde a le médicament (dépend du type de recherche)
*si tout est beau + résultats prometteurs = passer à phase 3
Phase 3 : souvent bcp plus de patients (milliers)
Quels sont les cibles bactériennes des antibiotiques ?
Synthèse membrane cellulaire
Réplication ADN
Synthèse des protéines
Antibiotiques qui ciblent la synthèse de la membrane cellulaire
β-lactames, vancomycine, isoniazide, éthambutol, cyclosérine, ethionamide, bacitracin, polymyxine
Antibiotiques qui ciblent la réplication ADN
quinolone, métronidazole, clofazimine
Antibiotiques qui ciblent la synthèse protéines
chloramphenicol, macrolide, clindamycine, linézolide, quniupristin dalfopristine
Synergie
activité d’une drogue augmente celle d’une autre drogue
Sulfonamide et triméthoprime ont un effet synergique sur E. coli
Antagonisme
une drogue inhibe l’action d’une autre drogue
Nitrofurantoïne inhibe l’activité de l’acide nalidixique
Pourquoi utilisé plusieurs antibiotiques ?
- Pour obtenir un effet synergétique
- Micro-organismes particulièrement persistants (ex : tuberculose)
- Contrer des mécanismes de résistance (ex : médication contre le VIH → on donne 2 ou 3 molécules au patient pcq thérapie monomère mène à une résistance du virus avec le temps)
- Infections causées par plusieurs organismes
- Pour traiter les infections sérieuses dans la période précédant l’identification de l’agent infectieux (ex : encéphalite sévère = risque de décès élevé = donner mélange antibio pour améliorer cas avant de connaître les résultats de la ponction lombaire)
Quels sont les types de transmission des gènes de résistances à un médicament d’une espèce à une autre ?
Transformation
Transduction
Conjugaison
Transposition
Transformation
prélèvement et maintenance ADN provenant du milieu extérieur
= prélèvement d’ADN « nu » dans le milieu par la bactérie
exemple de bactéries compétentes à l’état naturel : Bacillus subtilis, Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae
Incorporation stable de l’ADN prélevé dans le chromosome bactérien se produit en général entre régions d’ADN homologues = recombinaison homologue
Virus de bactéries
Composé d’une carapace protéique protégeant leur génome
Transduction
transfert de matériel génétique d’une bactérie à une autre via des des virus de bactéries (bactériophage)
Types de transduction
Transduction généralisée
Transduction spécialisée
Transduction généralisée
consiste en le transfert de fragments d’ADN « au hasard »
Transduction spécialisée
consiste en le transfert de fragments d’ADN particuliers, normalement proche du lieu d’insertion du phage dans l’ADN bactérien
Qu’est-ce qu’un transposons ?
Éléments d’ADN mobiles
Portent des séquences répétées terminales reconnues par l’enzyme transposase
Portent souvent des gènes conférant un intérêt sélectif au transposon
Peuvent être trouvés sur des plasmides ou des phages
Transposon minimal
Transposon complexe
Conjugaison
Transfert d’un plasmide bactérien d’une bactérie à une autre via un « pont moléculaire » conçu à cet effet (plasmide F)
Occasionnellement, le plasmide F peut s’intégrer dans le chromosome bactérien = appelé épisome
- Les plasmides qui portent des gènes de résistance à un ou plusieurs antibiotiques sont appelés plasmides R
- Certains peuvent être transférés d’une espèce de bactérie à une autre, principalement par conjugaison
(ex : TEM-1) - Certains plasmides portent de multiples gènes de résistance à des antibiotiques
Transposition
Transfert via des petits fragments ADN mobiles
Ces différents processus aboutissent à une variabilité génomique augmentée = équivalent bactérien de la sexualité chez les êtres vivants plus complexes (surtout pour la conjugaison)
Expression des gènes
Les gènes bactériens sont présents individuellement, ou bien sous forme groupée : les opérons
Le promoteur est là où s’initie la synthèse des ARNs messagers = transcription
Au sein d’un opéron, les différentes protéines sont codées par un seul ARN, appelé polycistronique
ARN polymérase bactérienne est inhibé par la rifampicine
Rifampicine (autre nome / noms commerciaux)
Autre nom : rifampine
Noms commerciaux : rifadin, rimacter, rimactan, rifaldazin, rofact (au Canada)
Rifampicine (type d’antibiotique et type d’activité)
Semi-synthétique
Activité bactéricide
Dérivé de Streptomyces mediterranei
Rifampicine (indications)
Infections à mycobactéries : tuberculose, lèpre
Staphilococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) (en combinaison avec l’acide fusidique)
(moins fréquent) : infections à Listeria,
Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila. – toujours en combinaison avec d’autres antibiotiques
Rifampicine (contre-indications + effets secondaires)
Hypersensibilité, enfants de moins de 6 ans pour cause de risques de fausse route
Porphyrie
Hépatotoxicité → La rifampicine diminue l’effet de nombreux autres médicaments en augmentant leur métabolisme au niveau du foie
Coloration des fluides corporels (sans conséquences graves)
Excrété dans le lait maternel
Rifampicine (mécanisme d’action)
se lie à une sous-unité de l’ARN polymérase ADN-dépendante des bactéries
Rifampicine (problèmes de résistance)
La prévalence de M. tuberculosis résistantes à la rifampicine augmente actuellement, ce qui menace de réduire son utilisation
Génétique bactérienne
réplication de l’ADN chromosomal
Les topoisomérases introduisent des coupures dans l’ADN suivies de ligation = permet d’accommoder la réplication de l’ADN
Les gyrases sont des toposisomérases de classe II (coupures double brin, nécessité d’ATP)
ADN gyrases et hélicases sont responsables du déroulement de l’ADN, alors que la topoisomérase IV le ré-enroule sous forme de double-hélice
L’activité des ADN gyrases et autres topoisomérases bactériennes est inhibée par les molécules synthétiques de la famille des quinolones
Quinolone font quoi ?
Inhibe la synthèse d’ADN
Quinolone 1re génération (nom médicament et spectre d’activité)
Acide nalidixique
Bactéries gram (-) sauf pseudomonas
Quinolone 2e génération (nom médicament et spectre d’activité)
Ciprofloxacin / Enoxacin / Lemofloxacin / Norfloxacin / Ofloxacin
Couvre 1re génération (et Pseudomonas)
+ quelques activités contre gram (+) (Staphylococcus aureus mais pas Streptococcus pneumoniae)
Quinolone 3e génération (nom médicament et spectre d’activité)
Levofloxacin / Gatifloxacin / Moxifloxacin / Sparfloxacin
Couvre 2e génération → meilleur activité contre gram(+)
+ quelques activités contre anaérobies
Quinolone 4e génération (nom médicament et spectre d’activité)
Trovafloxacin
Couvre 3e génération + meilleure activité contre anaérobies
Ciprofloxacine (noms commerciaux)
Cipro, Ciproxin, Ciloxan
Ciprofloxacine (type d’antibiotique et type d’activité)
Synthétique
Bactéricide
Ciprofloxacine (indications)
Les fluoroquinolones sont actives contre : Neisseria, Haemophilus influenzae, Mycoplasma, Chlamydia, Legionella, Mycobacterium tuberculosis, SASM, et Entérobactéries
Ciprofloxacine = active contre Pseudomonas aeruginosa
Ciprofloxacine (effets secondaires)
Problèmes gastro-intestinaux → effets secondaires sont en général minimes chez les adultes
Ciprofloxacine (contre-indications)
Enfants sauf en cas de mucoviscidose (fibrose cystique), à cause des problèmes de cartilage → hyper-sensibilité aux quinolones → tendinites causées par des administrations précédentes
Ciprofloxacine (mécanisme d’action)
Son activité bactéricide résulte de l’inhibition de la topo-isomérase de type II (ADN-gyrase) et de la topo-isomérase IV, nécessaires à la réplication, la transcription, la réparation et la recombinaison de l’ADN (acide désoxyribonucléique) bactérien
Ciprofloxacine (problèmes de résistances)
Entre 8% et 65% des E. coli associés aux infections urinaires présentent une résistance à la ciprofloxacin
Mécanisme de résistance aux antibiotiques
Diminution de la perméabilité membranaire
Altération des sites de liaison à l’antibiotique
Pompes à efflux
Inactivation enzymatique
Diminution de la perméabilité membranaire
Empêche antibiotique d’atteindre sa cible
Altération des sites de liaison à l’antibiotique
Diminution de l’affinité de l’antibiotique pour son site d’action
Pompes à efflux
Antibiotique éjecté de la cellule par transport actif
Inactivation enzymatique
Production d’une enzyme qui inactive ou détruit l’antibiotique
Mécanisme de résistances aux quinolones
Modification de la cible
Pénétration réduite
Surexpression des pompes à efflux